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10/17/2015

[線性代數] 應用行列式計算三角形面積

考慮 R2空間 中的 頂點分別為 (x1,y1),(x2,y2)(x3,y3) 的三角形 如下圖所示



則我們可以計算此三角形 P1P2P3 面積為

三角形P1P2P3 面積 = 梯形AP1P2B 的面積  + 梯形 BP2P3C 的面積 - 梯形 AP1P3C的面積

現在回憶 國/高中數學,梯形面積 =(上底 + 下底) ×/ 2,故我們有
Area(P1P2P3)=Area(AP1P2B)+Area(BP2P3C)Area(AP1P3C)=12(y1+y2)(x2x1)+12(y3+y2)(x3x2)12(y3+y1)(x3x1)=12(x1y3x1y2+x2y1x2y3+x3y2x3y1)=12((x2y3x3y2)(x1y3x3y1)+(x1y2x2y1))但上述結果事實上剛好為 對下列矩陣的行列式 (讀者可自行驗證)
 [x1y11x2y21x3y31]
注意到由於行列式有正負之分,故若我們在計算面積時,需加上絕對值保證其恆為正數,故對於 R2 空間三角形 Δ 面積可透過下式計算:
Area(Δ)=12|det([x1y11x2y21x3y31])|

Example 1:
試計算下圖中的三角形面積
Solution:
利用前述結果可得
Area(Δ)=12|det([x1y11x2y21x3y31])|=12|det([261141311])|=172

Example 2:
試計算下圖四邊形面積

Solution
注意到圖中四邊形面積可視為兩個三角形面積之和,故
Area=12|det([261141311])|+12|det([261631311])|=172+172=17

3 則留言:

  1. (1/2)*Det[{{3, 1} - {-1, 4}, {2, 6} - {-1, 4}}]=17/2.

    2*(17/2)=17


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  2. http://sansu-seijin.jp/?p=8167
    を 観て ↓に 漂着す;
    http://sansu-seijin.jp/?p=8945
      2018年 東大寺学園中-正六角形の面積比
    >試験時間にすぐこの発想をするのは難しいでしょう
         ネ。
    https://ch-hsieh.blogspot.com/2015/10/blog-post_17.html#comment-form
           此処の コメント欄に 教唆され 素直に↓ ;

    {pG, pB, pC, pD, pE}
    S1 = (1/2)*Det[{pB - pG, pC - pG}]
    S2 = (1/2)*Det[{pD - pG, pE - pG}]
    S1/S2 == 12/13 「<----易しい▲角形の面積 比」
    s = Solve[%, x]
    x /. s[[1]]
    {1/2 - %, % - (-(1/2))}
    %[[1]]/%[[2]]
    % // FullSimplify
    ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
    {{x, -(Sqrt[3]/2)}, {1, 0}, {1/2, Sqrt[3]/2}, {-(1/2), Sqrt[3]/
    2}, {-1, 0}}

    1/2 ((3 Sqrt[3])/4 - (Sqrt[3] x)/2)

    1/2 ((3 Sqrt[3])/4 + (Sqrt[3] x)/2)

    ((3 Sqrt[3])/4 - (Sqrt[3] x)/2)/((3 Sqrt[3])/4 + (Sqrt[3] x)/
    2) == 12/13

    {{x -> 3/50}}

    3/50

    {11/25, 14/25}

    11/14 <---------- が コタエ。


    http://sansu-seijin.jp/?p=8167
       に 戻り
    https://userdisk.webry.biglobe.ne.jp/020/691/47/N000/000/007/155428072189143651179.gif

    ●黄色で 塗り絵した 部分を (易しい三角形の面積S)+A で●
             求めて下さい;
    (A は 硬頭學生に 倣い 積分で!)

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  3. 國中時看這篇學求三角形面積,沒想到到現在還是老師的學生XD
    老粉認證(?

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