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

  1. 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。
  2. 向量积的定义:在二维空间中,向量 ab 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。
  3. 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。
  4. 几何解释:该行列式的绝对值 |x₁y₂ - x₂y₁| 的几何意义,正是由向量 ab 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

  1. 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 ab 的坐标构成的矩阵的行列式。
  2. 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。
  3. 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。
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。