Бесплатные калькуляторы

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 1 413 работающих калькуляторов

ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА · ОНЛАЙН

Матрицы до 5×5: определитель, обратная, степень, произведение, LU, системы

Калькулятор работает с квадратными матрицами от 2×2 до 5×5: считает определитель, ранг и след, строит обратную и транспонированную матрицы, возводит в степень, перемножает две матрицы, делает LU-разложение и решает систему линейных уравнений с проверкой совместности.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Что сделать с матрицей A.
Число строк и столбцов квадратной матрицы.
Ровно n² чисел: сначала первая строка, затем вторая и так далее.
Тоже n² чисел; нужна для произведения.
Ровно n чисел.
Целое от −8 до 20; отрицательные значения требуют обратимой матрицы.
Показать невязку и таблицу проверки.
Влияет только на отображение таблиц.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Свойства матрицы

Порядок матрицы3
Определитель18
Ранг3
След9
Вырожденная матрицанет
Симметричнаяда
Антисимметричнаянет
Норма Фробениуса5,744563
Норма ‖A‖₁ (по столбцам)5
Норма ‖A‖∞ (по строкам)5

«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.

Определитель вычисляется методом Гаусса с выбором главного элемента, ранг — числом ненулевых ведущих элементов после приведения к ступенчатому виду (с допуском 10⁻¹⁰ от масштаба матрицы). Алгебраическое дополнение Aᵢⱼ = (−1)ⁱ⁺ʲ·Mᵢⱼ.

Матрица алгебраических дополнений

СтрокаСтолбец 1Столбец 2Столбец 3
111-41
2-48-2
31-25
Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Матричный калькулятор онлайн до 5×5: определитель, обратная матрица, ранг, степень, LU и системы уравнений

Матричный калькулятор выполняет основные операции линейной алгебры над квадратными матрицами порядка от второго до пятого: определитель, ранг, след, обратная матрица, транспонирование, степень, произведение двух матриц, LU-разложение и решение систем линейных уравнений.

Каждая операция сопровождается таблицей результата и набором проверочных показателей — невязкой, определителем произведения, нормой. Ниже описано, как правильно вводить элементы, какие алгоритмы используются и как отличить вырожденную матрицу от плохо обусловленной.

Как вводить матрицу

Элементы матрицы записываются построчно: сначала все числа первой строки, затем второй и так далее. Разделителем может быть пробел, перевод строки или точка с запятой, десятичный знак — точка или запятая. Для порядка 3 нужно ровно девять чисел, и если их введено иначе, калькулятор сообщит, сколько ожидалось и сколько получено.

Порядок матрицы выбирается отдельно, от второго до пятого. Все операции, кроме линейных систем, работают с квадратными матрицами, потому что именно для них определены определитель, обратная матрица, след и степень. Элементы по модулю ограничены миллионом, чтобы накопление ошибок округления оставалось контролируемым.

Определитель, ранг и следствия

Определитель вычисляется методом Гаусса с выбором главного элемента: строки переставляются так, чтобы делить на наибольшее по модулю число столбца, что снижает потери точности. Ранг — число ненулевых ведущих элементов в ступенчатом виде с допуском, пропорциональным масштабу матрицы.

Нулевой определитель означает вырожденность: у матрицы нет обратной, строки линейно зависимы, а система с такой матрицей либо не имеет решений, либо имеет бесконечно много. В режиме анализа калькулятор показывает также нормы, признаки симметричности и таблицу алгебраических дополнений, из которой строится присоединённая матрица.

Обратная матрица и проверка

Обратная матрица ищется методом Гаусса–Жордана для расширенной матрицы из A и единичной. Включённая проверка перемножает A на найденную A⁻¹ и показывает максимальное отклонение от единичной матрицы: для хорошо обусловленных матриц оно имеет порядок 10⁻¹⁵.

Если матрица почти вырождена, отклонение растёт, и это сигнал, что результатам доверять нельзя. В таких случаях полезно сравнить величину определителя с масштабом элементов. Обратная матрица нужна для решения систем, вычисления отрицательных степеней и обращения линейных преобразований в графике и робототехнике.

Степень, произведение и LU-разложение

Степень матрицы считается быстрым возведением по двоичным разрядам показателя, поэтому даже k = 20 требует всего несколько умножений. Отрицательные показатели допустимы для обратимых матриц: сначала берётся A⁻¹. Для k = 0 результатом служит единичная матрица.

Произведение A·B показано вместе с B·A, чтобы наглядно видеть некоммутативность. LU-разложение с перестановками раскладывает матрицу в произведение нижней и верхней треугольных, определитель при этом получается как произведение диагонали U со знаком числа перестановок. Именно так работают численные библиотеки.

Системы линейных уравнений Ax = b

В режиме системы вводятся матрица коэффициентов и столбец свободных членов. Калькулятор приводит расширенную матрицу к улучшенному ступенчатому виду и по теореме Кронекера–Капелли классифицирует систему: единственное решение, бесконечно много решений или несовместность.

Для единственного решения выводится невязка max|Ax − b|, по которой видно, насколько точно найденный вектор удовлетворяет исходным уравнениям. Если решений бесконечно много, показывается частное решение со свободными переменными, равными нулю, и их количество — размерность пространства решений.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

det A = ∑ ±a₁ⱼ·M₁ⱼ; A·A⁻¹ = E; PA = LU; rank A = rank [A | b] = n ⇒ x = A⁻¹b

Проверенные примеры

Матрица 3×3

A = [[2,1,0],[1,3,1],[0,1,4]].

Определитель 18, ранг 3, след 9: матрица симметричная и обратимая.

Система уравнений

A = [[2,1,0],[1,3,1],[0,1,4]], b = (1, 2, 3).

Решение единственное, невязка практически нулевая.

Степень матрицы

Та же матрица в степени 3.

Определитель A³ равен 18³ = 5832.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Выберите операцию и порядок матрицы.
  2. Введите элементы матрицы A построчно; для произведения — ещё B, для системы — столбец b.
  3. Задайте степень или включите проверку, если это нужно.
  4. Изучите показатели и таблицы результата, скачайте таблицу в Excel.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Как ввести матрицу 3×3?

Девять чисел построчно, например «2 1 0 1 3 1 0 1 4» или по строкам в трёх строках поля.

Почему обратная матрица не находится?

Определитель равен нулю: матрица вырождена и обратной не имеет.

Что показывает невязка?

Максимальное отклонение A·A⁻¹ от единичной матрицы или |Ax − b| для системы; чем меньше, тем точнее результат.

Как определяется совместность системы?

По теореме Кронекера–Капелли сравниваются ранги матрицы A и расширенной матрицы [A | b].

Что означает перестановка PA = LU?

Это порядок исходных строк, переставленных для выбора главного элемента.

Похожие калькуляторы

▦ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА

Во сколько раз линейное преобразование меняет площадь

Во сколько раз линейное преобразование меняет площадь. Определитель матрицы преобразования описывает масштаб ориентированной площади. Нулевой определитель означает схлопывание плоскости в линию. Для квадратных матриц другой размерности определитель измеряет масштаб многомерного объёма, а не площади.

▦ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА

Композиция двух линейных преобразований 2×2

Композиция двух линейных преобразований 2×2. Матрицы описывают масштабирование, повороты и сдвиги относительно начала координат. Их произведение даёт единое преобразование. Операция поддерживает квадратные матрицы указанного порядка и обычное матричное умножение, не поэлементное.

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_910104/

Предварительный просмотр