Determinantes de Cayley-Menger

La figura cuyos vértices son $n$ puntos de coordenadas $(x_{1}^{1},\cdots ,x_{n}^{1}),\cdots ,(x_{1}^{n},\cdots ,x_{n}^{n})$ se llama ($n$-1)-símplex. El 2-símplex es el triángulo y el 3-símplex es el tetraedro. Hay una fórmula que da el volumen del $n$-símplex en términos de las longitudes de sus lados. La parte principal de dicha fórmula es el determinante de Cayley-Menger, así llamado por Blumenthal en 1953​ en honor a Arthur Cayley y Karl Menger. Si denotamos por $d(AB)$ la distancia entre los vértices $A$ y $B$, etc.., entonces los determinantes de Cayley-Menger para 2, 3 y 4 dimensiones son, respectivamente,

$\det {\begin{bmatrix}0&d(AB)^{2}&d(AC)^{2}&1\\d(AB)^{2}&0&d(BC)^{2}&1\\d(AC)^{2}&d(BC)^{2}&0&1\\1&1&1&0\end{bmatrix}},$

$\det {\begin{bmatrix}0&d(AB)^{2}&d(AC)^{2}&d(AD)^{2}&1\\d(AB)^{2}&0&d(BC)^{2}&d(BD)^{2}&1\\d(AC)^{2}&d(BC)^{2}&0&d(CD)^{2}&1\\d(AD)^{2}&d(BD)^{2}&d(CD)^{2}&0&1\\1&1&1&1&0\end{bmatrix}},$

$\det {\begin{bmatrix}0&d(AB)^{2}&d(AC)^{2}&d(AD)^{2}&d(AE)^{2}&1\\d(AB)^{2}&0&d(BC)^{2}&d(BD)^{2}&d(BE)^{2}&1\\d(AC)^{2}&d(BC)^{2}&0&d(CD)^{2}&d(CE)^{2}&1\\d(AD)^{2}&d(BD)^{2}&d(CD)^{2}&0&d(DE)^{2}&1\\d(AE)^{2}&d(BE)^{2}&d(CE)^{2}&d(DE)^{2}&0&1\\1&1&1&1&1&0\end{bmatrix}}.$

La forma de los determinantes en más dimensiones sigue este patrón. Si denotamos con $CM$ al determinante de Cayley-Menger, entonces el $n$-volumen del $n$-símplex es

${\sqrt {{(-1)^{n+1} \over 2^{n}(n!)^{2}}CM}}.$

Una fórmula parecida para el caso bidimensional fue descubierta por Herón. El caso tridimensional lo descubrió Tartaglia.

Enlaces externos

• Weisstein, Eric W. «Cayley-MengerDeterminant». En Weisstein, Eric W, ed. MathWorld (en inglés). Wolfram Research. 

• Datos: Q60790093