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三维两异面直线距离公式是什么

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导读 在三维空间中,两条直线可以不在同一平面上,此时计算它们之间的。绿色圃中小学教育网百科专栏,提供全方位全领域的生活知识

在三维空间中,两条直线可以不在同一平面上,此时计算它们之间的距离就需要考虑它们的空间位置关系。假设有两条直线L1和L2,它们在空间中的方程分别为:

L1: x = x1 + t1a1, y = y1 + t1b1, z = z1 + t1c1

L2: x = x2 + t2a2, y = y2 + t2b2, z = z2 + t2c2

其中,x1、y1、z1、a1、b1、c1、x2、y2、z2、a2、b2、c2为已知值,t1、t2为参数。

为了计算两条直线之间的距离,我们可以先求出它们之间的最短线段,然后再计算这条线段的长度。最短线段可以用向量的方法求解,具体步骤如下:

1. 求出L1和L2的方向向量a和b

a = (a1, b1, c1)

b = (a2, b2, c2)

2. 求出L1和L2之间的任意一条直线L,它的方向向量为a×b(即a和b的叉积)

L: x = x1 + t1a1 + s(a1×b1), y = y1 + t1b1 + s(b1×c1), z = z1 + t1c1 + s(c1×a1)

其中,t1、s为参数。

3. 将L带入L1和L2的方程中,得到L1和L2上与L相交的点P1和P2

P1: (x1 + t1a1 + s(a1×b1), y1 + t1b1 + s(b1×c1), z1 + t1c1 + s(c1×a1))

P2: (x2 + t2a2 + s(a1×b1), y2 + t2b2 + s(b1×c1), z2 + t2c2 + s(c1×a1))

4. 求出P1和P2之间的向量p

p = P2 - P1

5. 求出p在a×b方向上的投影向量q

q = (p·(a×b))/(|a×b|^2) × (a×b)

其中,·表示向量的点积,|a×b|表示向量a×b的模长。

6. 求出P1和P2之间的最短线段l

l = p - q

7. 最短线段的长度即为两条直线之间的距离d

d = |l|

综上所述,两条三维空间中的异面直线之间的距离公式为:

d = |p - ((p·(a×b))/(|a×b|^2)) × (a×b)|

其中,p、a、b、|a×b|都可以通过L1和L2的方程求出。