Add columns. C 1 ← C 1 + C 2 + C 3 C_1\leftarrow C_1+C_2+C_3 C 1 ← C 1 + C 2 + C 3 : each entry in the first column becomes 2 ( a + b + c ) 2(a+b+c) 2 ( a + b + c ) . SoΔ = 2 ( a + b + c ) ∣ 1 b + c c + a 1 c + a a + b 1 a + b b + c ∣ . \Delta = 2(a+b+c)\begin{vmatrix} 1 & b+c & c+a \\ 1 & c+a & a+b \\ 1 & a+b & b+c \end{vmatrix}. Δ = 2 ( a + b + c ) 1 1 1 b + c c + a a + b c + a a + b b + c .
Row operations. L 2 ← L 2 − L 1 L_2\leftarrow L_2-L_1 L 2 ← L 2 − L 1 , L 3 ← L 3 − L 1 L_3\leftarrow L_3-L_1 L 3 ← L 3 − L 1 :Δ = 2 ( a + b + c ) ∣ 1 b + c c + a 0 a − b b − c 0 a − c b − a ∣ . \Delta = 2(a+b+c)\begin{vmatrix} 1 & b+c & c+a \\ 0 & a-b & b-c \\ 0 & a-c & b-a \end{vmatrix}. Δ = 2 ( a + b + c ) 1 0 0 b + c a − b a − c c + a b − c b − a .
Expand along column 1. Δ = 2 ( a + b + c ) ∣ a − b b − c a − c b − a ∣ . \Delta = 2(a+b+c)\begin{vmatrix} a-b & b-c \\ a-c & b-a \end{vmatrix}. Δ = 2 ( a + b + c ) a − b a − c b − c b − a .
2 × 2 2\times2 2 × 2 determinant.( a − b ) ( b − a ) − ( b − c ) ( a − c ) = − ( a − b ) 2 − ( b − c ) ( a − c ) . (a-b)(b-a) - (b-c)(a-c) = -(a-b)^2 - (b-c)(a-c). ( a − b ) ( b − a ) − ( b − c ) ( a − c ) = − ( a − b ) 2 − ( b − c ) ( a − c ) . Expand:= − ( a 2 − 2 a b + b 2 ) − ( a b − a c − b 2 + b c ) = − a 2 + 2 a b − b 2 − a b + a c + b 2 − b c = − a 2 + a b + a c − b c = − ( a − b ) ( a − c ) . = -(a^2-2ab+b^2) - (ab-ac-b^2+bc) = -a^2+2ab-b^2-ab+ac+b^2-bc = -a^2+ab+ac-bc = -(a-b)(a-c). = − ( a 2 − 2 ab + b 2 ) − ( ab − a c − b 2 + b c ) = − a 2 + 2 ab − b 2 − ab + a c + b 2 − b c = − a 2 + ab + a c − b c = − ( a − b ) ( a − c ) .
Conclusion. Δ = − 2 ( a + b + c ) ( a − b ) ( a − c ) . \Delta = -2(a+b+c)(a-b)(a-c). Δ = − 2 ( a + b + c ) ( a − b ) ( a − c ) .
Symmetry check. The result should be symmetric in a , b , c a,b,c a , b , c . Since ( a − b ) ( a − c ) (a-b)(a-c) ( a − b ) ( a − c ) is not symmetric, but ( a + b + c ) ( a − b ) ( a − c ) (a+b+c)(a-b)(a-c) ( a + b + c ) ( a − b ) ( a − c ) is antisymmetric under swapping b , c b,c b , c , the expression is consistent with the alternating property of the determinant.