平行四边形的面积
字数 687 2025-11-11 23:23:05
平行四边形的面积(续)
步骤四:面积公式的向量形式
- 预备知识:在平面直角坐标系中,若平行四边形由两个向量 a = (x₁, y₁) 和 b = (x₂, y₂) 所张成,则其面积 S 的数值等于这两个向量构成的向量积(或称叉积)的模长。
- 向量积的定义:在二维空间中,向量 a 和 b 的向量积 a × b 是一个标量(实际上可视为三维空间中 z 轴方向的分量),其计算公式为:a × b = x₁y₂ - x₂y₁。
- 面积公式:因此,平行四边形的面积 S = |a × b| = |x₁y₂ - x₂y₁|。这个公式的绝对值确保了面积为正。
- 几何解释:该行列式的绝对值 |x₁y₂ - x₂y₁| 的几何意义,正是由向量 a 和 b 所构成的平行四边形的面积。这个值与用底乘高公式计算的结果完全一致。
步骤五:面积公式的行列式表示
- 行列式形式:上述向量形式可以简洁地写为二阶行列式的形式:S = |det(a, b)| = |x₁y₂ - x₂y₁|。其中 det(a, b) 表示由向量 a 和 b 的坐标构成的矩阵的行列式。
- 性质:行列式的值具有反对称性,即 det(a, b) = -det(b, a),这反映了面积的方向性(有向面积),取绝对值后则得到纯粹的数值面积。
- 应用:这种表示法在计算由坐标点确定的平行四边形面积时尤为方便。例如,已知三个顶点 A, B, C,求平行四边形 ABDC 的面积,可先计算向量 AB 和 AC 的坐标,再求其行列式的绝对值。