如何證明行列式值能表示平行六面體的體積

2021-03-03 21:04:09 字數 2845 閱讀 2665

1樓:匿名使用者

一般我們會採用中的jordan測度(或lebesgue測度)來定義平面六面體的體積,由於平面六面體是jordan可測的,所以它的體積是定義良好的。那麼接下來就是證明一個頂點在原點,另外三個頂點

這個題是說求以這三個向量作為三個邊的平行六面體的體積,該怎麼做呢?

2樓:匿名使用者

行列式運算,第二行加到第一行。

該行列式

=|第一行:1+1,2-2,3-3,第

二行:1,-2,-3,第三行:3,2,1|=|第一行:

2,0,0,第二行:1,-2,-3,第三行:3,2,1|=2*|第一行:

-2,-3,第二行:2,1|=2*【(-2)*1-(-3)*2】=8

3樓:匿名使用者

混合積的幾何意義

三階行列式值8

答案|8|=8

4樓:遇淑蘭谷環

平行六面體的體積為底面面積乘以高,而底面面積大小就是兩邊向量的差積的模,差積向量是垂直於底面的,這個差積方向單位向量再跟高(斜高)稜的點積即為平行六面體的高,所以平行六面體的體積就是同一頂點三稜的向量的混合積(也即你說的體積向量公式)

行列式的幾何意義

5樓:赤果果丶

行列式的一個自然的源起是n維平行體的體積。行列式的定義和n維平行體的體積有著本質上的關聯。 在一個二維平面上,兩個向量x =(a, c)和x' =(b, d)的行列式是:

比如說,兩個向量x =(2, 1)和x' =(3, 4)的行列式是:

·經計算可知,當係數是實數時,行列式表示的是向量x和x'形成的平行四邊形的有向面積,並有如下性質:

·行列式為零當且僅當兩個向量共線(線性相關),這時平行四邊形退化成一條直線。

·如果以逆時針方向為正向的話,有向面積的意義是:平行四邊形面積為正當且僅當以原點為不動點將x逆時針「轉到」x'處時,掃過的地方在平行四邊形裡,否則的話面積就是負的。如右圖中,x和x'所構成的平行四邊形的面積就是正的。

·行列式是一個雙線性對映。也就是說, ,

並且 。

其幾何意義是:以同一個向量v作為一條邊的兩個平行四邊形的面積之和,等於它們各自另一邊的向量u和u'加起來後的向量:u + u'和v所構成的平行四邊形的面積,如左圖中所示。

在三維的有向空間中,三個三維向量的行列式是:

比如說,三個向量 (2, 1, 5)、(6, 0, 8)和 (3, 2, 4)的行列式是:

當係數是實數時,行列式表示x、x′和x″三個向量形成的平行六面體的有向體積,也叫做這三個向量的混合積。同樣的,可以觀察到如下性質:

·行列式為零當且僅當三個向量共線或者共面(三者線性相關),這時平行六面體退化為平面圖形,體積為零。

·三維空間中有向體積的定義要比二維空間中複雜,一般是根據右手定則來約定。比如右圖中(u,v,w)所形成的平行六面體的體積是正的,而(u,w,v)所形成的平行六面體的體積是負的。這個定義和行列式的計算並不矛盾,因為行列式中向量的座標都是在取好座標系後才決定的,而座標系的三個方向一般也是按照右手規則來設定的。

如果計算開始時座標系的定向反過來的話,有向體積的定義也要跟著反過來,這樣行列式才能代表有向體積。

·這時行列式是一個「三線性對映」,也就是說,對第一個向量有 ,對第

二、第三個向量也是如此。其幾何意義和二維時基本相同,是指當生成兩個平行六面體的每組三個向量中如果有兩個是重合的,比如分別是:(u,v,w)和(u',v,w),那麼它們的體積之總和等於將u和u'加起來後的向量u + u'和v,w所形成的平行六面體的體積,如右圖所示。

設e是一個一般的n維的有向歐幾里得空間。一個線性變換把一個向量線性地變為另一個向量。比如說,在三維空間中,向量(x,y,z)被對映到向量(x',y',z'):

其中a、b、c是係數。如右圖,正方體(可以看作原來的一組基形成的)經線性變換後可以變成一個普通的平行六面體,或變成一個平行四邊形(沒有體積)。這兩種情況表示了兩種不同的線性變換,行列式可以將其很好地分辨出來(為零或不為零)。

更詳細地說,行列式表示的是線性變換前後平行六面體的體積的變化係數。如果設左邊的正方體體積是一,那麼中間的平行六面體的(有向)體積就是線性變換的行列式的值,右邊的平行四邊形體積為零,因為線性變換的行列式為零。這裡我們混淆了線性變換的行列式和向量組的行列式,但兩者是一樣的,因為我們在對一組基作變換。

如何求一個平行六面體的體積?

6樓:匿名使用者

不知道算得對不對啊~最後那個公式實在不會化簡了~~帶入一些數值算了下,比如說a=b=c=89度,大概是0.9995abc;

a=b=c=60度,體積是0.707abc(根號2分之一abc)補充下,剛才用立體幾何的演算法算了下60度的也是這個結果~還有一個圖~~

7樓:匿名使用者

這個問題可以用空間向量的混合積來計算,

首先,可以把三條邊作為三個基底向量,計算它們兩兩之間的叉積。這是這個問題中最難的一步,較為簡便的方法是待定係數法,即用三個基底表示三個積。

然後,可以用向量叉積的行列式定義,計算兩邊所在的向量的叉積,再與另一個邊求數量積,所得結果的絕對值就是體積。

整個過程較為冗長、煩瑣,難以總結出一個公式。

8樓:韋默索冰真

程式的編寫並不複雜,主要是數學計算.

不妨先從解析幾何的角度加以說明,直接利用向量積的幾何意義求平行六面體的體積

matlab程式:

k=[a1,b1,c1;a2,b2,c2;a3,b3,c3];

v=abs((d11-d12)*(d21-d22)*(d31-d32)/det(k))

注:需要輸入d11,d12,...,d32的數值;det(k)=g

行列式的計算和證明 題目如圖,運用行列式的性質計算行列式的值,題目如圖

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