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三角形矩阵面积公式(二阶矩阵算三角形面积)

三角形矩阵面积公式(二阶矩阵算三角形面积)

更新时间:2024-04-04 18:05:48

三角形矩阵面积公式

1、三角形面积公式 S= (L1*L2*sinα)/2

2、sinα = (1-cosα^2)^1/2

3、向量a(x1, y1),b(x2, y2)夹角公式 cosα = ab/(L1*L2)

夹角余弦值=向量点乘 /(向量长度相乘)

4、sinα= (1-cosα^2)^1/2 = (1 - (ab/(L1*L2))^2 )^1/2 = ((L1*L2)^2 - (ab)^2)^1/2 / (L1L2) = ((x1^2+y1^2)(x2^2+y2^2) - (x1x2+y1y2)^2)^1/2 / (L1*L2) = (x1^2*y2^2+y2^2*x1^2-2x1y1x2y2)^1/2 / (L1*L2) = |(x1y2-x2y1)| / (L1*L2)

5、S = (L1*L2*sinα)/2 = |(x1y2-x2y1)|/2

6、上式中 x1 x2 y1 y2 都是向量分量值,是建立在 三角形其中一个顶点已经移到了原点(0,0)的基础上的。对于更一般的形式

三角形三个顶点A(x1, y1),B(x2, y2),C(x3, y3)

向量a(x1-x3, y1-y3),b(x2-x3, y2-y3)

代回到5中的式子,S = |(x1-x3)*(y2-y3)-(x2-x3)*(y1-y3)|/2

但是个人觉得记住这个复杂的式子没有意义,还是理解并记住向量形式的表示,也就是5中的式子就可以了

实际上我们来看平面坐标系里的两个向量

a(x1, y1),b(x2, y2)

列成矩阵形式

|x1 y1|

|x2 y2|

这个 2*2 矩阵的行列式的绝对值就是 |x1y2-x2y1|,这就是以 a,b 为两条边的平行四边形的面积,自然以 a,b 为两条边的三角形面积就是 |(x1y2-x2y1)|/2 了

更多地,我们来看三维空间坐标系里的三个向量

a(x1, y1, z1),b(x2, y2, z2),c(x3, y3, z3)

列成矩阵形式

|x1 y1 z1|

|x2 y2 z2|

|x3 y3 z3|

这个 3*3 矩阵的行列式的绝对值就是 |x1y2z3+x2y3z1+x3y1z2-z1y2x3-z2y3x1-z3y1x2|,这就是以 a,b,c 为边的平行六面体(盒子)的体积

所以求空间中(更高维空间也可以)的“盒子”体积的方法就是求矩阵的行列式的绝对值(当然,“盒子”得是在高维空间中满维度的,例如二维空间中必须是个平行四边形,不能是直线;三维空间中必须是个平行六面体,不能是二维平面)

反过来看二维空间三角形面积求法,是可以通过矩阵行列式轻松求得的,比起用三角函数会简单很多。

设A(x1,y1) , B(x2,y2) , C(x3,y3)

设三角形的面积为S

则S=(1/2)*(行列式)

|x1 y1 1|

S=(1/2) * |x2 y2 1|

|x3 y3 1|

行列式的正负代表着两个向量的顺序用右手定则判断出来的方向

我们这里 求面积的话取绝对值就行了

S=(1/2) * abs (x1*y2*1 + x2*y3*1 + x3*y1*1 - x1*y3*1 - x2*y1*1 - x3*y2*1

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