Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 7 074 работающих калькулятора

ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА · ОНЛАЙН

Обусловленность квадратичного многочлена матрицы

Вычисляет число обусловленности по сингулярным значениям, решает систему Ax=b, проверяет невязку и оценивает чувствительность решения. Для калькулятора «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» задана модель κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|. Обусловленность в евклидовой норме определяется сингулярными значениями; нулевое минимальное значение означает вырожденность.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
Вещественный коэффициент для указанной матричной модели.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Обусловленность квадратичного многочлена матрицы

Число обусловленности κ₂2,135922
Наибольшее сингулярное значение10,931888
Наименьшее сингулярное значение5,118112
Устойчивость: 1/κ₂0,468182
Норма матрицы Фробениуса12,070677
Норма решения Ax=b0,222948
Невязка Ax−b0
Отношение норм ‖x‖/‖b‖0,099706
Погрешность диагонализации AᵀA0
Координата решения x10,14343
Координата решения x20,170686
След матрицы16,05
Определитель матрицы55,950625
Матрица [1,1]5,425
Матрица [1,2]1,3
Матрица [2,1]1,3
Матрица [2,2]10,625

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Вычисляет число обусловленности по сингулярным значениям, решает систему Ax=b, проверяет невязку и оценивает чувствительность решения.

Модель: κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|. Соблюдайте условия применимости матрицы.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Обусловленность квадратичного многочлена матрицы

Вычисляет число обусловленности по сингулярным значениям, решает систему Ax=b, проверяет невязку и оценивает чувствительность решения. Обусловленность в евклидовой норме определяется сингулярными значениями; нулевое минимальное значение означает вырожденность. Для задачи «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» матрица построена по явно указанным входным коэффициентам.

В пятой группе исходная матрица включена в многочлен P(A)=k₀I+k₁A+k₂A². Для диагонализуемой A собственные значения P(A) равны P(λ), но кратность и дефектность потребуют отдельного учёта. В частности, модель «κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|» определяет, какие алгебраические инварианты можно сравнивать.

Зачем нужно число обусловленности

Число обусловленности κ₂(A) — отношение наибольшего и наименьшего сингулярных значений. Оно показывает потенциальное усиление относительной ошибки при решении Ax=b. Для несамосопряжённых матриц модулей собственных значений недостаточно. В проверочном примере используется запись «κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|», так что при перестановке коэффициентов смысл расчёта меняется.

Для этой модели используется запись «κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|». В пятой группе исходная матрица включена в многочлен P(A)=k₀I+k₁A+k₂A². Для диагонализуемой A собственные значения P(A) равны P(λ), но кратность и дефектность потребуют отдельного учёта. Например, на странице «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» можно изменить A₁₂=A₂₁ и сравнить значение результата с исходным примером.

Что означают исходные числа

Коэффициенты задаются непосредственно: A₁₁, A₁₂=A₂₁, A₂₂. Дальше используются Коэффициент I, Коэффициент A, Коэффициент A², Правая часть x, Правая часть y, Порог невырожденности. Каждое число входит в матрицу, её проверку, выбранный вектор либо критерий численной допустимости. Для этого оператора важно явно указать A₁₁, A₁₂=A₂₁, A₂₂: от этих величин зависит матрица и последующий результат.

В примере Начальные значения: A₁₁ = 2, A₁₂=A₂₁ = 0.5, A₂₂ = 4, Коэффициент I = 1, Коэффициент A = 2, Коэффициент A² = 0.1, Правая часть x = 1, Правая часть y = 2, Порог невырожденности = 1e-07. Размерность матрицы задана явно — введите коэффициенты в подписанные поля и сравните не только первый результат, но и контрольные инварианты. Например, на странице «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» можно изменить A₂₂ и сравнить значение результата с исходным примером.

Порядок вычисления

Сначала строится оператор по выбранной модели. Затем рассчитываются Число обусловленности κ₂, Наибольшее сингулярное значение, Наименьшее сингулярное значение. Для симметричного оператора используется устойчивое диагонализующее преобразование; в задачах с дефектностью применяются точные алгебраические критерии. Критерии применяются именно к модели «κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|»; при переходе к другой матрице вычислительную постановку нужно проверить заново.

При численных операциях округление производится при выдаче ответа, а промежуточные вычисления идут с двойной точностью. Результат нельзя безоговорочно переносить на матрицы других размеров и с другой структурой. Например, на странице «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» можно изменить Коэффициент I и сравнить значение результата с исходным примером.

Чтение результата

Для исходного примера получено: Число обусловленности κ₂ = 2.1359222, Наибольшее сингулярное значение = 10.931888, Наименьшее сингулярное значение = 5.1181116, Устойчивость: 1/κ₂ = 0.46818184. Сопоставление нескольких этих величин помогает увидеть как алгебраическое свойство оператора, так и качество вычисления. Практический контроль проводится для случая «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы», а не для абстрактной матрицы без заданных коэффициентов.

После расчёта система решается с выбором ведущего элемента; невязка ||Ax−b|| позволяет проверить, воспроизводит ли найденный вектор исходную правую часть. Малой невязки недостаточно для уверенности при огромной κ₂. Например, на странице «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» можно изменить Коэффициент A и сравнить значение результата с исходным примером.

Особые случаи и ограничения

Обусловленность в евклидовой норме определяется сингулярными значениями; нулевое минимальное значение означает вырожденность. Отдельно проверяйте входы A₁₁, A₁₂=A₂₁, A₂₂: именно они могут приблизить оператор к предельному математическому случаю.

При близких собственных числах геометрическая кратность не определяется только числом совпавших значений. Величины, описывающие невырожденность, трактуйте с учётом установленного допуска. За пределами семейства формула не заменяет общий символический расчёт матриц. Например, на странице «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» можно изменить Коэффициент A² и сравнить значение результата с исходным примером.

Для чего применять в практике

В линейных моделях спектр описывает независимые направления, определённость позволяет оценить квадратичный функционал, а число обусловленности — устойчивость расчёта. Полярное разложение разделяет вращательную и растягивающую части. Для оценки полезно отслеживать, как изменение коэффициентов отражается на инвариантах в модели «κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|».

Сравнивайте результаты при изменении значимых коэффициентов, особенно если оператор близок к особой точке: Матрица [1,2], Матрица [2,1], Матрица [2,2]. Не используйте результат в качестве доказательства вне указанных ограничений. Например, на странице «Обусловленность квадратичного многочлена матрицы» можно изменить Правая часть x и сравнить значение результата с исходным примером.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|

Проверенные примеры

Пример с заполненными исходными полями

Начальные значения: A₁₁ = 2, A₁₂=A₂₁ = 0.5, A₂₂ = 4, Коэффициент I = 1, Коэффициент A = 2, Коэффициент A² = 0.1, Правая часть x = 1, Правая часть y = 2, Порог невырожденности = 1e-07.

Калькулятор выдаёт: Число обусловленности κ₂ = 2.1359222, Наибольшее сингулярное значение = 10.931888, Наименьшее сингулярное значение = 5.1181116, Устойчивость: 1/κ₂ = 0.46818184. Измените один из параметров и сравните показанные величины.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Введите A₁₁, A₁₂=A₂₁, A₂₂, Коэффициент I, Коэффициент A, Коэффициент A², Правая часть x, Правая часть y, Порог невырожденности.
  2. Расчёт основан на модели «κ₂(P(A))=max|P(λᵢ)|/min|P(λᵢ)|». Перед применением проверьте её симметрию, размерность и допустимость выбранных коэффициентов.
  3. Сравните Число обусловленности κ₂, Наибольшее сингулярное значение, Наименьшее сингулярное значение, Устойчивость: 1/κ₂. При проверке устойчивости отдельно используйте оценку погрешности или невязку.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Чем этот расчёт отличается от простого поиска определителя?

Вычисляет число обусловленности по сингулярным значениям, решает систему Ax=b, проверяет невязку и оценивает чувствительность решения. Обусловленность в евклидовой норме определяется сингулярными значениями; нулевое минимальное значение означает вырожденность.

Почему матрица задана определённой формой?

Здесь исследуется конкретное семейство операторов; входные поля определяют все используемые коэффициенты и условия, а не произвольную символьную матрицу.

Как проверить результат?

Пример расчёта приведён на странице. В архив также входят контрольные наборы с независимой проверкой линейной алгебры через NumPy.

Похожие калькуляторы

▦ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА

QR-разложение прямоугольной матрицы — анализ чувствительности

Находит экономное QR-разложение прямоугольной матрицы, проверяет ортогональность Q и ошибку восстановления A=QR. Вычисляется не только решение, но и его изменение относительно невозмущённой системы. Модель A(δ)=[a+δ b; c d; 1 t], Δx=x(δ)−x(0).

▦ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА

QR-разложение прямоугольной матрицы — зависимость от параметра t

Находит экономное QR-разложение прямоугольной матрицы, проверяет ортогональность Q и ошибку восстановления A=QR. Параметр меняет два коэффициента матрицы с противоположными знаками; в особой точке возможен переход ранга. Модель A(t)=[a+t b; c d−t; e 1].

▦ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА

QR-разложение прямоугольной матрицы — матрица неполного ранга

Находит экономное QR-разложение прямоугольной матрицы, проверяет ортогональность Q и ошибку восстановления A=QR. Строки пропорциональны: псевдообращение даёт решение минимальной нормы, обычного обратного оператора нет. Модель A=[a b; ka kb; ca cb], rank(A)≤1.

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_900083/

Предварительный просмотр