什麼是二維距離計算機?
二維距離計算機可以求出平面座標系上兩點之間的直線距離(也就是歐幾里得距離)。只要輸入第一個點 \((x_1, y_1)\) 與第二個點 \((x_2, y_2)\) 的座標,就能算出兩點之間最短的距離,也就是連接這兩點的線段長度。無論單位是像素、公尺還是英里都適用,只要兩個點採用相同的尺度即可。
使用方法
分別輸入兩個點的 X 與 Y 座標。座標值可以是正數、負數或小數。按下計算後,工具除了會回傳距離,還會顯示構成背後直角三角形的水平差 (Δx) 與垂直差 (Δy)。
公式說明
距離公式其實就是畢氏定理的直接應用。三角形的水平邊為 \(\Delta x = x_2 - x_1\),垂直邊為 \(\Delta y = y_2 - y_1\),而距離就是斜邊:
$$d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}$$由於平方會消去每個差值的正負號,因此你列出兩點的先後順序並不會影響計算結果。
範例演算
假設第一個點為 \((0, 0)\),第二個點為 \((3, 4)\)。那麼 \(\Delta x = 3 - 0 = 3\),\(\Delta y = 4 - 0 = 4\)。距離即為
$$\sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = 5$$個單位,正是經典的 3-4-5 直角三角形。
更多詳細計算示例
每個示例都使用二維距離公式 \(d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}\)。代入坐標,簡化差值,平方,相加,然後開平方根。
示例 1 — 負坐標:(−2, 3) 到 (4, −1)
- 求差值:\(\Delta x = 4 - (-2) = 6\),\(\Delta y = -1 - 3 = -4\)。
- 平方:\(6^2 = 36\),\((-4)^2 = 16\)。
- 相加:\(36 + 16 = 52\)。
- 開平方根:\(d = \sqrt{52} = 2\sqrt{13} \approx\) 7.2111。
注意減去負坐標會增加間距 — 平方步驟移除符號,所以點的順序無關緊要。
示例 2 — 十進制坐標:(1.5, 2.0) 到 (4.5, 6.0)
- 差值:\(\Delta x = 4.5 - 1.5 = 3.0\),\(\Delta y = 6.0 - 2.0 = 4.0\)。
- 平方:\(3.0^2 = 9\),\(4.0^2 = 16\)。
- 求和與開平方根:\(d = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} =\) 5。
這是一個按比例縮放的 3-4-5 直角三角形,因此即使輸入十進制值,距離也恰好是 5。
示例 3 — 點共享一條軸(豎直線):(3, 1) 到 (3, 8)
- 差值:\(\Delta x = 3 - 3 = 0\),\(\Delta y = 8 - 1 = 7\)。
- 由於 \(\Delta x = 0\),公式簡化為 \(d = \sqrt{0 + 7^2} = |\Delta y|\)。
- 結果:\(d =\) 7。
當兩個點共享 x 坐標時,線段是豎直的,距離就是 y 值的絕對差;同樣,共享 y 坐標時,水平距離等於 \(|\Delta x|\)。
定義與術語表
- 歐幾里得距離
- 兩點之間的普通直線距離,"直線距離"。在二維平面上,用 \(d = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}\) 計算,始終為非負值。
- 坐標 (x, y)
- 在平面上定位點的有序對:\(x\) 是水平位置(沿 x 軸測量),\(y\) 是垂直位置(沿 y 軸測量),兩者相對於原點 (0, 0)。
- Δx (delta x)
- 兩點之間的水平變化,\(\Delta x = x_2 - x_1\)。它可以是正數、負數或零;距離公式中只用到它的平方。
- Δy (delta y)
- 兩點之間的垂直變化,\(\Delta y = y_2 - y_1\)。與 \(\Delta x\) 一樣,平方後符號無關。
- 斜邊
- 直角三角形的最長邊,位於直角的對面。距離 \(d\) 是一個直角三角形的斜邊,其兩條直角邊分別為 \(|\Delta x|\) 和 \(|\Delta y|\)。
- 勾股定理
- 直角三角形中的關係式 \(a^2 + b^2 = c^2\),其中 \(a, b\) 為直角邊,\(c\) 為斜邊。二維距離公式是直接應用,其中 \(a = \Delta x\),\(b = \Delta y\),\(c = d\)。
樣本點對間的距離
每一行顯示兩個點、水平和垂直變化,以及所得的直線距離。某些行是經典的直角三角形比例,產生整數距離。
| (x₁, y₁) | (x₂, y₂) | Δx | Δy | 距離 d | 備註 |
|---|---|---|---|---|---|
| (0, 0) | (3, 4) | 3 | 4 | 5 | 3-4-5 三角形 |
| (0, 0) | (5, 12) | 5 | 12 | 13 | 5-12-13 三角形 |
| (1, 1) | (9, 1) | 8 | 0 | 8 | 水平(共享 y) |
| (2, 2) | (2, 9) | 0 | 7 | 7 | 豎直(共享 x) |
| (−2, 3) | (4, −1) | 6 | −4 | ≈ 7.2111 | 負坐標 |
| (1.5, 2) | (4.5, 6) | 3 | 4 | 5 | 十進制,縮放的 3-4-5 |
| (0, 0) | (1, 1) | 1 | 1 | ≈ 1.4142 | 單位對角線 (\(\sqrt{2}\)) |
| (0, 0) | (8, 15) | 8 | 15 | 17 | 8-15-17 三角形 |
常見問題
兩點的順序會有影響嗎?不會。因為差值都經過平方運算,所以即使對調兩點,算出的距離仍然相同。
可以使用負座標嗎?可以。本工具完全支援負數,公式能正確處理這類數值。
計算結果使用什麼單位?結果的單位與你輸入的座標單位一致。如果座標以公尺為單位,距離就是以公尺計。