各种几何距离的定义
立体几何中的求距离问题
**立体几何中的求距离问题**1. **定义与公式**在立体几何中，距离是一个重要的概念。
它表示点与点之间、线与线之间、面与面之间的最短距离。
对于两点A和B，它们之间的距离称为AB的距离，用公式表示为：AB = sqrt[(x2 - x1)² + (y2 - y1)² + (z2 - z1)²]。
2. **求解方法**求两点间的距离主要依赖于坐标变换和勾股定理。
首先，需要确定两点的三维坐标，然后通过计算两坐标之间的差的平方，再开方得到距离。
3. **实际应用**在实际生活中，距离的概念广泛应用于各种场景，如地理学中的地球距离、物理学中的物体间距离、工程学中的结构尺寸等。
在科学研究和工程实践中，计算距离是一个必不可少的步骤。
4. **易错点**在计算距离时，容易出现错误的地方包括单位不一致、坐标表示错误或计算错误等。
为了避免这些问题，需要仔细检查并确保所有的单位和坐标都是正确的。
5. **真题演练**给定两点A(1,2,3)和B(4,5,6)，求AB的距离。
解：根据公式，AB的距离为：sqrt[(4-1)² + (5-2)² + (6-3)²] = sqrt(9+9+9) = 3*sqrt(3)6. **知识点总结**求两点间的距离主要依赖于坐标变换和勾股定理。
在实际应用中，计算距离是一个重要的步骤。
为了避免错误，需要仔细检查坐标和单位。
7. **未来学习建议**在未来的学习中，可以进一步探索距离在不同领域的应用，如医学影像分析、地理信息系统等。
同时，可以尝试解决更复杂的几何问题，如多维空间中的距离计算、曲面上的最短路径等。
此外，可以学习更多关于向量和矩阵的知识，这些工具对于解决复杂的几何问题非常有帮助。
初中数学距离的概念
初中数学距离的概念数学中，距离是一个非常重要的概念。
它不仅仅出现在数学中，还在其他学科中被广泛使用。
作为一个基本概念，它帮助我们确定物体之间的间隔、两个点之间的长度、测量线和曲线的长度等等。
首先，我们来讨论一下距离的概念。
距离是指两个物体或点之间的间隔，通常用d来表示。
距离有很多种类型，我们常见的有直线距离、曲线距离、欧氏距离、曼哈顿距离等等。
直线距离是最常见的距离类型。
它是指两点之间的最短路径的长度。
比如我们从A点走到B点，我们可以选择直线路径，这条路径的长度就是A点到B点的直线距离。
直线距离可以通过勾股定理来计算得到。
如果两点的坐标分别为(Ax, Ay)和(Bx, By)，那么直线距离可以表示为：d = √((Bx - Ax)²+ (By - Ay)²)曲线距离是指两点之间的路径长度，这条路径可以是直线或曲线，不存在直线路径的限制。
比如我们从A点走到B点，我们可以选择一条弯曲的路径，这条路径的长度就是A点到B点的曲线距离。
曲线距离通常比直线距离要大，因为曲线会增加路径的长度。
曲线距离可以通过积分计算得到。
欧氏距离是二维平面上两点之间的直线距离。
欧氏距离是直线距离的一种特殊形式。
如果两点的坐标分别为(Ax, Ay)和(Bx, By)，那么欧氏距离可以表示为：d = √((Bx - Ax)²+ (By - Ay)²)曼哈顿距离是二维平面上两点之间的路径长度，与欧氏距离不同，曼哈顿距离是沿着坐标轴走的路径。
它的名字来源于曼哈顿城市的格子街道。
如果两点的坐标分别为(Ax, Ay)和(Bx, By)，那么曼哈顿距离可以表示为：d = Bx - Ax + By - Ay除了二维平面上的距离，我们还可以讨论三维空间中的距离。
在三维空间中，直线距离、欧氏距离和曼哈顿距离的定义方法和二维平面上的情况类似。
距离的概念在几何学、物理学、计算机科学等领域应用广泛。
在几何学中，距离可以用来计算图形的周长、表面积和体积等。
两直线间的距离定义
两直线间的距离定义摘要：1.直线的基本概念2.两直线间的距离定义3.距离的计算方法4.应用举例正文：1.直线的基本概念直线是几何中的一种基本概念，可以看作是无限多个点的集合，这些点按照一定方向无限延伸。
在平面几何中，直线通常用两个点或者一个点和一个方向向量来表示。
我们可以用直线方程来描述一条直线，例如y = 2x + 1。
2.两直线间的距离定义在平面几何中，我们经常需要求解两条直线之间的距离。
两条直线间的距离定义为它们之间的最短距离，可以用以下方法来计算。
首先，我们需要找到两条直线的方程。
设直线L1 的方程为y = 2x + 1，直线L2 的方程为y = 3x - 2。
接下来，我们需要找到两条直线之间的垂直距离。
为了做到这一点，我们可以找到两条直线的斜率，并计算它们的负倒数。
对于直线L1，斜率为2；对于直线L2，斜率为3。
因此，两条直线之间的垂直距离为1/((-1/2)*(-1/3)) = 3/2。
最后，我们需要计算两条直线之间的水平距离。
我们可以通过求解一个方程组来找到这个距离。
将直线L1 的方程和直线L2 的方程联立，我们得到一个方程组：y = 2x + 1y = 3x - 2解这个方程组，我们得到一个交点((3, 5), (4, 5))。
这个交点距离直线L1 的水平距离为1，距离直线L2 的水平距离也为1。
因此，两条直线之间的水平距离为1。
综上所述，两条直线之间的距离为sqrt((3/2)^2 + 1^2) = sqrt(13)/2。
3.距离的计算方法除了上述方法外，还有其他一些计算两条直线之间距离的方法。
例如，我们可以使用点到直线距离公式，或者使用向量法。
这些方法在特定情况下可能更加简单和实用。
4.应用举例在实际应用中，计算两条直线之间的距离可以有很多用途。
例如，在建筑设计中，我们需要知道两个建筑物之间的距离，以确保它们之间有足够的空间。
在计算机图形学中，我们需要计算两个图形元素之间的距离，以便正确地绘制它们。
空间直线的距离与垂直距离
空间直线的距离与垂直距离直线的距离与垂直距离在几何学中是非常重要的概念。
在本文中，我们将探讨直线的距离和垂直距离的定义、特性以及在实际生活中的应用。
首先，我们来了解一下直线的距离是如何定义的。
在平面几何中，两点之间的距离可通过勾股定理来计算。
此外，如果有一直线和一点，那么这个点到直线的距离是指从该点到直线上最近的点的距离。
这个最近的点与给定直线的垂线交于一点，这个点被称为最短距离点。
垂直距离是指两个平行直线之间的垂直距离。
换句话说，对于两条平行直线，垂直距离是指两条直线之间所有垂直于这两条直线的线段的长度。
如果我们将两条平行直线看作平面上的两条铁轨，那么两条直线之间的距离就是垂直距离。
直线的距离和垂直距离在几何学中有许多重要的性质。
首先，两条直线垂直的充要条件是它们之间的垂直距离等于零。
这意味着两条直线之间的垂直距离可以用于判断它们是否垂直。
其次，对于两个平行直线，直线到另一条直线的距离是恒定的。
这一性质常被用于解决平面几何中的问题，例如求解与已知直线平行且距离为固定值的直线。
此外，垂直距离还可用于计算平面上两条平行直线之间的面积。
在现实生活中，直线的距离和垂直距离有广泛的应用。
例如，在建筑工程中，我们需要确定两个建筑物之间的最短距离，以便规划道路或通风系统。
此外，在交通规划中，我们还需要计算并布置道路的最优距离，以满足交通流量和安全要求。
此外，直线的距离和垂直距离还被应用于测量学、地理学和电子学等领域。
总结起来，直线的距离和垂直距离在几何学中是非常重要的概念。
直线的距离是指从一个点到直线上最近的点的距离，而垂直距离是指两个平行直线之间的垂直距离。
直线的距离和垂直距离具有许多重要的性质，并在实际生活中有广泛的应用。
理解直线的距离和垂直距离对于解决几何学问题以及应用到实际生活中的各种情况都是至关重要的，这些知识在我们的日常生活中扮演着重要角色。
空间几何中的距离公式
空间几何中的距离公式在空间几何中，距离公式是计算两点之间距离的重要工具。
距离公式不仅广泛应用于数学领域，还在物理学、工程学等各个领域发挥重要作用。
本文将详细介绍空间几何中的距离公式，包括二维空间和三维空间中的情况。
一、二维空间中的距离公式在二维空间中，我们可以使用欧几里得距离公式来计算两点之间的距离。
假设有两点A(x1, y1)和B(x2, y2)，它们之间的距离可以通过以下公式来计算：d = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)²)其中，d表示两点之间的距离。
以一个例子来说明。
假设有两个点A(2, 3)和B(5, 7)，我们可以使用距离公式计算它们之间的距离。
根据公式，我们有：d = √((5 - 2)² + (7 - 3)²)= √(3² + 4²)= √(9 + 16)= √25= 5因此，点A和点B之间的距离为5个单位长度。
二、三维空间中的距离公式在三维空间中，我们可以使用三维欧几里得距离公式来计算两点之间的距离。
假设有两点A(x1, y1, z1)和B(x2, y2, z2)，它们之间的距离可以通过以下公式来计算：d = √((x2 - x1)² + (y2 - y1)² + (z2 - z1)²)以一个例子来说明。
假设有两个点A(1, 2, 3)和B(4, 5, 6)，我们可以使用距离公式计算它们之间的距离。
根据公式，我们有：d = √((4 - 1)² + (5 - 2)² + (6 - 3)²)= √(3² + 3² + 3²)= √(9 + 9 + 9)= √27= 3√3因此，点A和点B之间的距离为3√3个单位长度。
距离公式在空间几何中有着广泛的应用。
在实际问题中，我们经常需要计算两点之间的距离，比如在导航系统中计算两地之间的距离，或者在建筑工程中计算两个点之间的距离等。
点到直线的距离的定义
点到直线的距离的定义在数学中，点到直线的距离是一个基本的概念。
它是用来描述一个点与一条直线之间的距离的。
在实际应用中，点到直线的距离被广泛应用于几何学、物理学、工程学等领域。
本文将详细介绍点到直线的距离的定义、性质以及应用。
一、点到直线的距离的定义点到直线的距离是指从一个点到一条直线的最短距离。
在直角坐标系中，设点P(x1, y1)到直线Ax+By+C=0的距离为d，则有：d = |Ax1+By1+C| / √(A+B)其中，| |表示绝对值，√表示平方根。
在几何学中，点到直线的距离也可以用向量的方法来求解。
设点P(x1, y1)和直线L的方向向量为v，直线L上一点为Q(x2,y2)，则点P到直线L的距离可以表示为：d = |(PQ)×v|/|v|其中，×表示向量的叉积，| |表示向量的模。
二、点到直线的距离的性质1. 点到直线的距离是一个标量，它的值为实数，可以是正数、零或负数。
2. 点到直线的距离是一个不变量，即与坐标系的选取无关。
3. 点到直线的距离是从点到直线的垂线段的长度。
4. 如果点P在直线L上，则点P到直线L的距离为零。
5. 如果点P在直线L的同侧，则点P到直线L的距离为正数；如果点P在直线L的异侧，则点P到直线L的距离为负数。
三、点到直线的距离的应用1. 点到直线的距离可以用来求解两个图形之间的距离。
例如，在计算机图形学中，点到直线的距离可以用来判断一个点是否在一个多边形内部。
2. 点到直线的距离可以用来求解直线之间的夹角。
例如，在机器视觉中，点到直线的距离可以用来计算两个图像之间的旋转角度。
3. 点到直线的距离可以用来求解平面上的最短距离。
例如，在物流配送中，点到直线的距离可以用来计算货车行驶的最短距离。
4. 点到直线的距离可以用来求解平面上的投影。
例如，在建筑设计中，点到直线的距离可以用来计算建筑物的阴影长度。
总之，点到直线的距离是一个重要的数学概念，它在各种学科和领域中都有着广泛的应用。
立体几何距离的求法
（1）点点、点线、点面距离：点与点之间的距离就是两点之间线段的长、点与线、面间的距离是点到线、面垂足间线段的长。
求它们首先要找到表示距离的线段，然后再计算。
注意：求点到面的距离的方法：①直接法：直接确定点到平面的垂线段长（垂线段一般在二面角所在的平面上）；②转移法：转化为另一点到该平面的距离（利用线面平行的性质）；③体积法：利用三棱锥体积公式。
（2）线线距离：关于异面直线的距离，常用方法有：①定义法，关键是确定出b a ,的公垂线段；②转化为线面距离，即转化为a 与过b 而平行于a 的平面之间的距离，关键是找出或构造出这个平面；③转化为面面距离；（3）线面、面面距离：线面间距离面面间距离与线线间、点线间距离常常相互转化；六、常用的结论：（1）若直线l 在平面α内的射影是直线l '，直线m 是平面α内经过l 的斜足的一条直线，l与l ' 所成的角为1θ，l '与m 所成的角为2θ, l 与m 所成的角为θ，则这三个角之间的关系是cos cos cos θθθ=；（2）如何确定点在平面的射影位置：①Ⅰ、如果一个角所在平面外一点到角两边距离相等，那么这点在平面上的射影在这个角的平分线上；Ⅱ、经过一个角的顶角引这个角所在平面的斜线，如果斜线和这个角的两边夹角相等，那么斜线上的点在平面上的射影在这个角的平分线所在的直线上；Ⅲ、如果平面外一点到平面上两点的距离相等，则这一点在平面上的射影在以这两点为端点的线段的垂直平分线上。
②垂线法：如果过平面外一点的斜线与平面内的一条直线垂直，那么这一点在这平面上的射影在过斜足且垂直于平面内直线的直线上(三垂线定理和逆定理)；③垂面法：如果两平面互相垂直，那么一个平面内任一点在另一平面上的射影在这两面的交线上(面面垂直的性质定理)；④整体法：确定点在平面的射影，可先确定过一点的斜线这一整体在平面内的射影。
（3）在四面体ABCD 中：①若AD BC CD AB ⊥⊥,，则BD AC ⊥；且A 在平面BCD 上的射影是BCD ∆的垂心。
空间几何体的距离问题(答案版)
专题：空间几何体的距离问题一、点到直线的距离（点线距）1、点在直线上的射影自点A向直线l引垂线，垂足A叫做点A在直线l上的射影．1点A到垂足的距离叫点到直线的距离．2、点线距的求法：点到直线的距离问题主要是将空间问题转化为平面问题，利用解三角形的方法求解距离。
二、点到平面的距离（点面距）1、点到平面的距离：已知点P是平面α外的任意一点，过点P作PAα⊥，垂足为A，则PA唯一，则PA是点P 到平面α的距离。
即：一点到它在一个平面内的正射影的距离叫做这一点到这个平面的距离（转化为点到点的距离）结论：连结平面α外一点P与α内一点所得的线段中，垂线段PA最短2、点面距的求解问题，主要有三个方法：（1）定义法（直接法）：找到或者作出过这一点且与平面垂直的直线，求出垂线段的长度；（2）等体积法：通过点面所在的三棱锥，利用体积相等求出对应的点线距离；（3）转化法：转化成求另一点到该平面的距离，常见转化为求与面平行的直线上的点到面的距离．三、异面直线的距离（线线距）1、公垂线：两条异面直线的公垂线在这两条异面直线间的线段（公垂线段）的长度，叫做两条异面直线间的距离.两条异面直线的公垂线有且只有一条.2、两条异面直线的距离：两条异面直线的公垂线段的长度.四、直线到平面的距离（线面距）直线到与它平行平面的距离：一条直线上的任一点到与它平行的平面的距离,叫做这条直线到平面的距离(转化为点面距离).如果一条直线l平行与平面α,则直线l上的各点到平面的垂线段相等,即各点到α的距离相等；垂线段小于或等于l上任意一点与平面α内任一点间的距离；五、平面到平面的距离（面面距）1、两个平行平面的公垂线、公垂线段：（1）两个平面的公垂线：和两个平行平面同时垂直的直线，叫做两个平面的公垂线.（2）两个平面的公垂线段：公垂线夹在平行平面间的的部分，叫做两个平面的公垂线段.（3）两个平行平面的公垂线段都相等.（4）公垂线段小于或等于任一条夹在这两个平行平面间的线段长.2、两个平行平面的距离：两个平行平面的公垂线段的长度叫做两个平行平面的距离.题型一点到直线的距离【例1】【解析】ABC 的两条直角边3BC =，4AC =，22345AB ∴=+=.过C 作CM AB ⊥，交AB 于M ，连接PM ，因,,∩,,AB CM AB PC CM PC C CM PC ⊥⊥=⊂平面PCM ，则AB ⊥平面PCM .又PM ⊂平面PCM ，则PM AB ⊥，∴点P 到斜边AB 的距离为线段PM 的长.由1122ABC S AC BC CM =⋅=⋅△，得431255AC BC CM AB ⋅⨯===，228114432525PM PC CM =+=+=.∴点P 到斜边AB 的距离为3.故选：B.【变式1-1】【解析】将四面体SABC 补成正方体SDBG EAFC -，连接DE 交AS 于点M ，连接FG 交BC 于点N ，连接MN ，如图，则M ，N 分别为DE ，BC 的中点，因为BD CE ∥且BD CE =，故四边形BDEC 为平行四边形，则BC DE ∥且BC DE =，又因为M ，N 分别为DE ，BC 的中点，所以DM BN ∥且DM BN =，故四边形BDMN 为平行四边形，故MN BD ∥且52MN BD SG ===因为BD ⊥平面SDAE ，AS ⊂平面SDAE ，所以BD AS ⊥，即MN AS ⊥，同理可得MN BC ⊥，故P 到BC 的距离最小值为52MN =故选：C【变式1-2】【解析】因为PB ⊥平面ABCD ，BC ⊂平面ABCD ，所以PB BC ⊥，又因为AB BC ⊥，且AB PB B ⋂=，,AB PB ⊂平面PAB ，所以BC ⊥平面PAB ，因为PA ⊂平面PAB ，所以PA BC ⊥，取PA 的中点E ，因为PB AB =，所以PA BE ⊥，又因为BE BC B = ，且,BE BC ⊂平面BCE ，所以PA ⊥平面BCE ，因为CE ⊂平面BCE ，所以CE PA ⊥，所以CE 即为点C 到直线PA 的距离，在等腰直角PAB 中，由4PB AB ==，可得22BE=，在直角BCE 中，由2BC =，可得2223CE BC BE =+=所以点C 到直线PA 的距离为23故选：B.【变式1-3】【解析】（1）取AB 的中点E ，连接CE ，如图所示：因为AD DC ⊥，122AD DC AB ===，则四边形AECD 为正方形，所以222222AC BC =+=因为222AC BC AB +=，所以BC AC ⊥.因为AD DC ⊥，AD DB ⊥，CD BD D =I ，,CD BD ⊂平面BCD ，所以AD ⊥平面BCD .又因为BC ⊂平面BCD ，所以AD BC ⊥.因为BC AC ⊥，BC AD ⊥，AD AC A = ，,AC AD ⊂平面ACD ，所以BC ⊥平面ACD ，又因为BC ⊂平面ABC ，所以平面ABC ⊥平面ADC .（2）取,AC CD 的中点,F H ，连接,,EF FH HE ，因为BC ⊥平面ACD ，//EF BC ，所以EF ⊥平面ACD ，又因为CD ⊂平面ACD ，所以EF CD ⊥.因为,//AD CD AD FH ⊥，所以FH CD ⊥.因为EF CD ⊥，FH CD ⊥，EF FH F ⋂=，,EF FH ⊂平面EFH ，所以CD ⊥平面EFH ，又因为EH ⊂平面EFH ，所以CD EH ⊥.因为112HF AD ==，122EF BC ==，且HF EF ⊥，所以()22123HE +=，即点E 到直线CD 3题型二直线到直线的距离【例2】【解析】如图，该四棱柱为长方体，因为11//A B D C ,所以1AD C ∠为异面直线1A B 与1AD 所成角，设底面正方形边长为a，则11,AC AD CD ===，在1AD C 中，22211121184cos 2285AD CD AC AD C AD CD a +-∠===+，解得1a =，因为该四棱柱为长方体，所以AB ⊥平面11BCC B ，1B C ⊂平面11BCC B ，所以1AB B C ⊥,同理1AB AD ⊥,所以直线1AD 与直线1B C 的距离为1AB a ==，故选:B.【变式2-1】【解析】,P Q 在,BD SC 上移动，则当PQ 为,BD SC 公垂线段时，,P Q 两点的距离最小； 四棱锥S ABCD -为正四棱锥，SO ⊥平面ABCD ，O ∴为正方形ABCD 的中心，BD AC ∴⊥，又SO BD ⊥，SO AC O = ，BD ∴⊥平面SOC ，过O 作OM SC ⊥，垂足为M ，OM ⊂ 平面SOC ，OM BD ∴⊥，OM ∴为,BD SC 的公垂线，又5SO OC OM SC ⋅===，,P Q ∴.故选：B.【变式2-2】【解析】连接1AC 交1AC 于点O ，连接OM ，∵,O M 分别为1,AC BC 的中点，则OM 1A B ，、且OM ⊂平面1AMC ，1A B ⊄平面1AMC ，∴1A B 平面1AMC ，则点P 到平面1AMC 的距离相等，设为d ，则P ，Q 两点之间距离的最小值为d ，即点1A 到平面1AMC 的距离为d ，∵1AC 的中点O 在1AC 上，则点C 到平面1AMC 的距离为d ，由题意可得为1111,AC CM C M AC AM MC ======由11C AMC C ACM V V --=，则11111113232d ⨯⨯=⨯⨯⨯⨯，解得d =故P ，Q两点之间距离的最小值为3d =.故选：A.【变式2-3】【解析】如图所示：连接EH ，且1EH =，设2HEF θ∠=，1EHG θ∠=，作GR AB⊥于,R EH的中点为O，连接OR，在Rt ROG△中，可求得2OG=，在Rt OGH中，可求得GH=由此可知121cos cos2θθ===延长EA到K使AK EA=，连接,GK GF，则易知四边形EKGF为平行四边形，∴GK EF//，且GK EF=，则KGHθ∠=就是EF与GH所成的角，连接KH与AB交于R，则KH=，在GKH△中，由余弦定理可求得1cos3θ=，则28sin9θ=，根据公式（2）得2d=，∴EF与GH间的距离是2．题型三点到平面的距离【例3】【解析】在棱长为2的正方体1111ABCD A B C D-中，1BB⊥平面1111DCBA，1B P⊂平面1111DCBA，则11BB B P⊥，由3BP=，得1B P===在11Rt B C P△中，1190B C P∠= ，则11C P==，即点P为11C D中点，又111//,AA BB BB⊂平面1BB P，1AA⊄平面1BB P，因此1//AA平面1BB P，于是点A到平面1BB P的距离等于点1A到平面1BB P的距离，同理点C到平面1BB P的距离等于点1C到平面1BB P的距离，连接1A P，过11,A C分作1B P的垂线，垂足分别为1,O O，如图，由1111111111122A PBS B P A O A BA D=⋅=⋅1122O=⨯，解得115AO=，在11Rt B C P△中，111115B CC PC OB P⋅==，则111555AO C O+=+=，所以点,A C到平面1BB P故选：B【变式3-1】【解析】1113D C BE C BEV S DC-=⋅⋅，111112122C BES C E BC=⋅⋅=⨯⨯=，2DC=，则123D C BEV-=.在BED中，由题意及图形结合勾股定理可得BE DE==，BD=则由余弦定理可得222125cos BE DE BD BED BE DE +-∠==⋅，则1261255sin BED ∠=-=.则162sin BDE S BE DE BED =⋅⋅∠= .设1C 到平面EBD 的距离为d ，则113C BDE BDE V S d -=⋅ .又11D C BE C BDE V V --=，则11226333C BDE BDE BDE V S d d S -=⋅=⇒== .故选：D 【变式3-2】【解析】（1）连接BD ，交AC 于点O ，连接OE ，∵四边形ABCD 是平行四边形，∴O 是BD 的中点，又∵E 为PD 的中点，∴OE 是三角形PBD 的中位线，∴//PB OE ，又∵PB ⊂/平面AEC ，OE ⊂平面AEC ，∴//PB 平面AEC ；（2）∵平行四边形ABCD 中，60ABC ∠=︒，2BC AD ==，1AB =，∴222cos 3AC AB BC AB BC ABC =+-⋅∠=，则222AC AB BC +=，故90ACD ∠=︒，又∵PA ⊥平面ABCD ，∴PAB ，PAD ，PAC △都是直角三角形，∵1==PA AB ，∴2PB =，2PC =，5PD =，∴222PD PC CD =+，∴90PCD ∠=︒，∴52EA EC ==，因为O 是AC 的中点，所以OE AC ⊥，且1222OE PB ==，所以112632224EAC S AC OE =⋅=⨯⨯=△，11331222DAC S AC CD =⋅=⨯⨯=△，设点D 到平面AEC 的距离为h ，由12D ACE E ACD P ACD V V V ---==得：16113134232h ⨯⨯=⨯⨯⨯，解得22h =.【变式3-3】【解析】（1）连接CO ，如图，由3AD DB =知，点D 为AO 的中点，又∵AB 为圆O 的直径，∴AC CB ⊥，由3AC BC =知，60CAB ∠=︒，∴ACO △为等边三角形，从而CD AO ⊥．∵点P 在圆O 所在平面上的正投影为点D ，∴PD ⊥平面ABC ，又CD ⊂平面ABC ，∴PD CD ⊥，又PD AO D = ，,PD AO ⊂平面PAB ，所以CD ⊥平面PAB ．（2）因为2AO =，所以CD =3PD DB ==，∴1111133332322P BDC BDC V S PD DB DC PD -=⋅=⋅⋅⋅=⨯⨯=．又PB ==，PC ==，BC ==∴PBC 为等腰三角形，则12PBC S =⨯ 设点D 到平面PBC 的距离为d ，由P BDC D PBC V V --=得，132PBC S d ⋅=△，解得5d =，即点D 到平面PBC 5题型四直线到平面的距离【例4】【解析】在正三棱柱111ABC A B C -中，在底面ABC 内作AD BC ⊥，因为平面11BB C C ⊥底面ABC ，平面11BB C C 底面ABC BC =，所以AD ⊥平面11BB C C ，因为11AA CC ∥，1AA ⊄平面11BB C C ，1CC ⊂平面11BB C C ，所以1AA ∥ 平面11BB C C ，所以AD 即为直线1AA 到平面11BB C C 的距离，因为ABC 为等边三角形，且2AB =，所以直线1AA 到平面11BB C C 的距离为AD ==.【变式4-1】【解析】因为//,BC AD AD ⊂平面PAD ，BC 不在平面PAD 内，所以//BC 平面PAD ，则BC 到平面PAD 的距离即为点B 到平面PAD 的距离，设点B 到平面PAD 的距离为d ，因为B PAD P ABD V V --=，2PD AD ==，PD ⊥平面ABCD ,60BAD ∠= ，四边形ABCD 为菱形，所以11112222232322d ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯，解得d =即BC 到平面PAD【变式4-2】【解析】（1）因为PA ⊥平面ABC ，连接AM ，则PMA ∠即为直线PM 与平面ABC 所成的角，又3PA AB ==，4AC =，AB AC ⊥，M 为BC 中点，可得5BC =，52AM =，所以6tan 5PA PMA AM ∠==，即直线PM 与平面ABC 所成的角的正切值为65.（2）由题知，//ME 平面PAB ，//MF 平面PAB ，ME MF M = ，,ME MF ⊂平面MEF ，所以平面//MEF 平面PAB .因为PA ⊥平面ABC ，AC ⊂平面ABC ，所以PA AC ⊥，又AC AB ⊥，,AB PA ⊂平面PAB ，AB PA A = ，所以AC ⊥平面PAB ，又//ME 平面PAB ，所以AE 就是直线ME 到平面PAB 的距离，又M 为BC 122AE AC ==，即直线ME 到平面PAB 的距离为2.【变式4-3】【解析】（1）连接BD 交AC 于O ，连接FO ，∵F 为AD 的中点，O 为BD 的中点，则//OF PB ，∵PB ⊄平面ACF ，OF ⊂平面ACF ，∴//PB 平面ACF .（2）因为平面PAD ⊥平面ABCD ，平面PAD ⋂平面ABCD AD =，PA AD ⊥，PA ⊂平面PAD ，所以PA ⊥平面ABCD .由于//PB 平面ACF ，则PB 到平面ACF 的距离，即P 到平面ACF 的距离.又因为F 为PD 的中点，点P 到平面ACF 的距离与点D 到平面ACF 的距离相等.取AD 的中点E ，连接EF ，CE，则//EF PA ，因为PA ⊥平面ABCD ，所以EF ⊥平面ABCD ，因为CE ⊂平面ABCD ，所以EF CE ⊥，因为菱形ABCD 且60ABC ∠= ，2PA AD ==，所以3CE =，1EF =，则22132CF EF CE =+=+=，2AC =，1144222AF PD ==+=，11724222ACF S =⨯⨯-=△，设点D 到平面ACF 的距离为D h ，由D ACF F ACD V V --=得113122133772ACD ACF D ACD D ACF S EF S h S EF h S ⨯⨯⨯=⨯⇒===△△△△即直线PB 到平面ACF 的距离为2217.题型五平面到平面的距离【例5】【解析】如图，过点A 作AE β⊥，垂足为E ，过点C 作CF β⊥，垂足为F ，由题意可知，5BE =，16DF =，设AB x =，33CD x =-，则()222533256x x -=--，解得：13x =，∴平面α与平面β间的距离2213512AE =-=【变式5-1】【解析】如图所示：将鲁班锁放入正方体1111ABCD A B C D -中，则正方体的边长为222+，连接1BD ，1CD ，11D I D J =，故1D C IJ ⊥，BC ⊥平面11CDD C ，IJ ⊂平面11CDD C ，则BC ⊥IJ ，1BC D C C ⋂=，1,BC D C ⊂平面1BCD ，故IJ ⊥平面1BCD ，1D B ⊂平面1BCD ，故1IJ D B ⊥，同理可得1IH D B ⊥，HI IJ I = ，,HI IJ ⊂平面HIJ ，故1D B ⊥平面HIJ ，同理可得1BD ⊥平面EFG ，132236BD =+=，设B 到平面EFG 的距离为h ，则111122222sin 603232h ⨯=⨯⨯⨯⨯︒⨯，则63h =，故两个相对三角形面间的距离为1422363BD h -=.【变式5-2】【解析】分别取,BC AD 的中点,M N ，连接,,,MN MG NE EG ，根据半正多面体的性质可知，四边形EGMN 为等腰梯形；根据题意可知,BC MN BC MG ⊥⊥，而,,MN MG M MN MG =⊂ 平面EGMN ，故BC ⊥平面EGMN ，又BC ⊂平面ABCD ，故平面ABCD ⊥平面EGMN ，则平面EFGH ⊥平面EGMN ，作MS EG ⊥，垂足为S ，平面EFGH 平面EGMN EG =，MS ⊂平面EGMN ，故MS ⊥平面EFGH ，则梯形EGMN 的高即为平面ABCD 与平面EFGH 之间的距离；322223212,2M G S G ====，故22243(21)228MS MG SG =-=--==，即平面ABCD 与平面EFGH 48B11【变式5-3】【解析】（1）证明：连接11,B D NF M N ，、分别为1111A B A D 、的中点，E F 、分别是1111,C D B C 的中点，11////MN EF B D ∴，MN ⊄ 平面EFBD ，EF ⊂平面EFBD ，//MN ∴平面EFBD ，NF 平行且等于AB ，ABFN ∴是平行四边形，//AN BF ∴，AN ⊄ 平面EFBD ，BF ⊂平面EFBD ，//AN ∴平面EFBD ，AN MN N ⋂= ，∴平面//AMN 平面EFBD ；（2）平面AMN 与平面EFBD 的距离B =到平面AMN 的距离h ．AMN中，AM AN ==MN =12AMN S = ∴由等体积可得1112313232h ⋅=⋅⋅⋅⋅，h ∴=。
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i 类与 j 类之间的距离可以表示为：
1 d i , j Ni N j
d X , X
Ni k 1 l 1 i k j l
Nj
பைடு நூலகம்
（平均距离法）
当取欧氏距离时，可定义两类之间的均方距离为类别之间的距离：
d 2 i , j
1 Ni N j
X X X X
Ni k 1 l 1 i k j T l i k j l
Nj
有了距离度量之后，我们就可以在此基础上定义可分性判据。一般来讲，当各个类别的 类内距离越小，而类间距离越大时，可分性越强。 对于多类问题，我们可以用各类样本之间的平均距离作为判据：
各种几何距离的定义
1. 点与点的距离 这是一种常见的距离，可以有多种形式，如欧氏距离、马氏距离等，特征矢量 X 和 Y 之间的距离可以表示为：
d X, Y X Y
2. 点与类别之间的距离
T
X Y
（欧氏距离）
常用的有：平均样本法、平均距离法、最近距离法， K -近邻法等。 特征矢量 X 与 i 类别之间距离的平方可以表示为：
i
i
i
i
1 d i Ni Ni
2
d X , X
Ni Ni 2 k 1 l 1 i k i l i k i T i k i
当取欧氏距离时有：
d 2 i
4. 类别之间的距离
1 Ni
X m X m
d 2 X, i
i i i
1 Ni
d X, X （平均距离法）
Ni 2 k 1 i k
其中 X1 , X 2 , , X Ni 为 i 类中的样本， N i 为 i 类别中的样本数。 3. 类内距离 设 i 了由样本集 X1 , X 2 , , X Ni ，样本的均值矢量为 m ，则由样本集定义 的类内均方距离为：
Jd X
M 1 M P P j d i , j i 2 i 1 j 1
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