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矩阵计算器

输入一个或两个最大 3 × 3 的矩阵,就能做加、减、乘,或求 A 的行列式、逆矩阵和转置。所有运算都用精确分数完成,所以逆矩阵里显示的是 3/2,而不是 1.4999999,行列式以及乘积第一个元素的算式也会一并写出来。

快速范例

各行用分号隔开,数字用空格或逗号隔开,例如 1 2; 3 4。可以用 1/2 这样的分数。

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结果[19, 22; 43, 50]
结果(小数)
[19, 22; 43, 50]
结果的大小
2 × 2
A 的行列式
-2
运算过程
每个元素都是 A 的一行乘以 B 的一列:元素 (1, 1) = 1 × 5 + 2 × 7 = 19

结果(逐行)

行第 1 列第 2 列第 3 列

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      公式

      加减按元素进行:(A ± B)ᵢⱼ = Aᵢⱼ ± Bᵢⱼ,要求两个矩阵大小相同
      (A × B)ᵢⱼ = A 的第 i 行与 B 的第 j 列对应相乘再相加 = Aᵢ₁B₁ⱼ + Aᵢ₂B₂ⱼ + …
      det [a b; c d] = ad − bc
      det [a b c; d e f; g h i] = a(ei − fh) − b(di − fg) + c(dh − eg)
      A⁻¹ = adj(A) ÷ det(A);对 2 × 2 矩阵,[a b; c d]⁻¹ = [d −b; −c a] ÷ (ad − bc)
      转置:(Aᵀ)ᵢⱼ = Aⱼᵢ,即行变成列

      使用方式

      1. 选择运算。
      2. 按行输入矩阵 A,行与行之间用分号隔开,例如 1 2; 3 4。可以用分数和小数。
      3. 做 A + B、A − B 或 A × B 时,用同样的方式输入矩阵 B。
      4. 结果以方括号逐行显示,下方的表格也有同样的内容。

      计算范例

      [1 2; 3 4] × [5 6; 7 8]

      结果
      [19, 22; 43, 50]
      结果的大小
      2 × 2
      A 的行列式
      -2
      运算过程
      每个元素都是 A 的一行乘以 B 的一列:元素 (1, 1) = 1 × 5 + 2 × 7 = 19

      [1 2; 3 4] 的逆矩阵(精确分数)

      结果
      [-2, 1; 3/2, -1/2]
      结果(小数)
      [-2, 1; 1.5, -0.5]

      用代数余子式展开求 3 × 3 矩阵的行列式

      结果
      -59
      运算过程
      2(4 × 0 − 1 × 2) − 1(0 × 0 − 1 × 5) + 3(0 × 2 − 4 × 5) = 2 × (-2) − 1 × (-5) + 3 × (-20) = -59

      行列式为 5 的 3 × 3 矩阵的逆矩阵

      结果
      [1/5, 3/5, -1/5; -1/5, 2/5, 1/5; 3/5, -6/5, 2/5]
      A 的行列式
      5

      两个 3 × 3 矩阵相减

      结果
      [-8, -6, -4; -2, 0, 2; 4, 6, 8]
      A 的行列式
      0

      2 × 3 矩阵的转置

      结果
      [1, 4; 2, 5; 3, 6]
      结果的大小
      3 × 2

      没有逆矩阵的矩阵

      A 的行列式
      0
      运算过程
      A 的行列式为 0,所以 A 没有逆矩阵

      容易出错的规则

      矩阵乘法不满足交换律:A × B 和 B × A 通常不相等,其中一个甚至可能根本无法计算。A × B 要求 A 的列数等于 B 的行数;2 × 3 矩阵乘以 3 × 2 矩阵,得到的是 2 × 2 矩阵。

      只有方阵才有行列式和逆矩阵,而且行列式不为 0 才能求逆。[1 2; 2 4] 的行列式是 1 × 4 − 2 × 2 = 0,因为它的第二行是第一行的两倍,所以没有逆矩阵。

      怎样验证逆矩阵

      把矩阵乘以它的逆矩阵,应该得到单位矩阵:对角线上是 1,其余位置都是 0。以 [1 2; 3 4] 和它的逆矩阵 [−2 1; 3/2 −1/2] 为例,第 1 行乘第 1 列是 1 × (−2) + 2 × 3/2 = 1,第 1 行乘第 2 列是 1 × 1 + 2 × (−1/2) = 0。

      常见问题

      [1 2; 3 4] 的行列式是多少?

      −2。沿两条对角线分别相乘再相减:1 × 4 − 2 × 3 = 4 − 6 = −2。

      2 × 2 矩阵的逆矩阵怎么求?

      交换 a 和 d,把 b 和 c 变号,再整体除以行列式 ad − bc。对 [1 2; 3 4],就是 [4 −2; −3 1] ÷ (−2) = [−2 1; 1.5 −0.5]。

      2 × 3 矩阵能乘以 3 × 2 矩阵吗?

      可以。中间的两个数相同(都是 3),结果的大小取外侧的两个数,所以是 2 × 2。

      为什么我的矩阵没有逆矩阵?

      因为它的行列式为 0,也就是说某一行或某一列可以由其他行或列组合得到。这样的矩阵叫作奇异矩阵。

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