基于点到原点距离|p|,求证直线上两点距离为|y-x|
嘿,咱们把这个预微积分里的基础结论拆成六种坐标位置情况,一步步推导验证,确保每一步都清晰易懂。先明确已知前提:数轴上点P(坐标为p)到原点O的距离为|p|,接下来咱们分情况讨论点X(坐标x)和点Y(坐标y)的所有位置关系:
情况1:两点均在原点右侧,顺序为O→X→Y(即0 < x < y)
已知原点到X的距离是|x|=x(因为x>0),原点到Y的距离是|y|=y(y>0)。两点在数轴上的顺序是O在左,X在中间,Y在右,所以XY的实际距离就是OY的长度减去OX的长度,即 ( y - x )。而( |y - x| )因为y>x,结果就是( y - x ),和实际距离完全相等,得证。情况2:两点均在原点右侧,顺序为O→Y→X(即0 < y < x)
同理,OX的长度是x,OY的长度是y。此时Y在X左侧,XY的实际距离是OX减去OY,即 ( x - y )。而( |y - x| = |-(x - y)| = x - y ),和实际距离一致,得证。情况3:两点均在原点左侧,顺序为Y→X→O(即y < x < 0)
原点到X的距离是( |x| = -x )(x为负数),原点到Y的距离是( |y| = -y )(y为负数)。Y在X的左侧,所以XY的实际距离是X的坐标减去Y的坐标:( x - y )(因为x>y,负数相减得正数)。而( |y - x| = |-(x - y)| = x - y ),和实际距离相等,得证。情况4:两点均在原点左侧,顺序为X→Y→O(即x < y < 0)
此时X在Y左侧,XY的实际距离是( y - x )(y>x,负数相减得正数)。直接计算( |y - x| ),因为y>x,结果就是( y - x ),和实际距离完全匹配,得证。情况5:X在原点左侧,Y在原点右侧(即x < 0 < y)
这种情况下,XY的实际距离是原点到X的距离加上原点到Y的距离,也就是( |x| + |y| = -x + y = y - x )。而( |y - x| = y - x )(y是正数,x是负数,y - x必然为正),和实际距离一致,得证。情况6:Y在原点左侧,X在原点右侧(即y < 0 < x)
同理,XY的实际距离是原点到Y的距离加原点到X的距离:( |y| + |x| = -y + x = x - y )。计算( |y - x| = |-(x - y)| = x - y ),和实际距离相等,得证。
以上六种情况覆盖了数轴上两点所有可能的位置关系(包括其中一点在原点的特殊情况,比如x=0时就是情况1或5的特例,同样符合结论),每种情况都验证了两点间的实际距离等于( |y - x| ),这个结论就完全成立了。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Viktor K.

