三角形面积的行列式公式推导过程

更新时间:2025-12-29 06:04:19
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三角形面积的行列式公式推导如下:

设三角形ABC的顶点坐标分别为A(x1, y1),B(x2, y2),C(x3, y3)。根据行列式的定义,三角形ABC的面积S可以用以下行列式表示:

\[ S = \frac{1}{2} \left| \begin{matrix}
x1 & y1 & 1 \\
x2 & y2 & 1 \\
x3 & y3 & 1 \\
\end{matrix} \right| \]

首先,我们将行列式按照第一行展开:

\[ S = \frac{1}{2} \left( x1(y2 - y3) - y1(x2 - x3) + 1(x3 - x2) \right) \]

接下来,我们将行列式中的常数项移到等式右边:

\[ S = \frac{1}{2} \left( x1(y2 - y3) - y1(x2 - x3) - (x2 - x3) \right) \]

然后,我们可以将等式右边的项重新组合:

\[ S = \frac{1}{2} \left[ x1(y2 - y3) - y1(x2 - x3) - (x2 - x3) + (x2 - x3) \right] \]

\[ S = \frac{1}{2} \left[ (x1 - x2)(y2 - y3) - (y1 - y2)(x2 - x3) \right] \]

最后,我们注意到这个表达式实际上是两个三角形ABC的面积之差,即:

\[ S = \frac{1}{2} \left| \begin{matrix}
x2 & y2 & 1 \\
x3 & y3 & 1 \\
x2 & y2 & 1 \\
\end{matrix} \right| - \frac{1}{2} \left| \begin{matrix}
x1 & y1 & 1 \\
x2 & y2 & 1 \\
x3 & y3 & 1 \\
\end{matrix} \right| \]

由于这两个行列式的第二行和第三行相同,它们的值都为0,因此:

\[ S = \frac{1}{2} \left| \begin{matrix}
x1 & y1 & 1 \\
x2 & y2 & 1 \\
x3 & y3 & 1 \\
\end{matrix} \right| \]

这就是三角形面积的行列式公式。

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