数値形式
解法コメント
説明なし
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clear
i
Randomize
3131313131351515151515≈83137
行列コレスキー分解計算機について
これは無料のオンライン行列コレスキー分解計算機です。 は、小数、分数、複素数、変数などの型の行列要素を持つ、最大99x99サイズの行列に対して、完全で詳細なステップバイステップの解答説明を行います。
計算を開始するには、まず、画面上部にある入力フィールドにマトリックスのサイズを入力し、そこに希望の計算方法を選択します。
少し下に、キーボードを使用してマトリックス要素を入力する必要があるマトリックスウィンドウがあります。また、マトリックスの作業を簡素化するマトリックスコントロールパネルもあり、次のコントロール要素が含まれています:
- 最初の要素は、マトリックスウィンドウを拡大することができます。これは、完全に収まらない非常に大きなマトリックスで計算を実行する必要がある場合に特に役立ちます。ウィンドウを拡大してもマトリックスが表示されない場合は、+ / -ボタンを使用してマトリックスのスケールを変更できます。
- 2番目の要素は、マトリックス入力をメモリバッファにコピーする機能を実行します。これは、同じマトリックスを頻繁に計算に使用する場合や、操作間でマトリックスを移動する必要がある場合に役立ちます。
- 最後の要素は、以前にコピーされたマトリックスを挿入します。これにより、マトリックスを手動で入力する代わりに、数回のクリックでマトリックスの入力プロセスを高速化できます。
さらに下に、電卓をカスタマイズして作業を簡単にするためのツールバーがあります。視覚的に3つの部分に分かれており、それぞれが次の機能を担当しています:
- 1つ目は、解答結果が表示されるときの数字の書式を選択できます。また、ここでは、問題の解決方法をすでに理解しており、計算を高速化または確認するために電卓を使用している場合は、問題の解決策へのコメントをオフにすることができます。または、ソリューションの結果のみが必要な場合は、ステップバイステップのソリューションを完全にオフにすることができます。
- 2つ目は、マトリックス入力フィールドのタイプを変更したり、その要素またはマトリックス全体を消去したりできるボタンと、解答画面に移動する等号の付いた最大のボタンが含まれています。これらのボタンはすべてキーボードのキーで複製されます。キーボードのどのキーを押すかを確認するには、ボタンの1つにカーソルを合わせると、キーの名前がツールチップに表示されます。キーボードの矢印キーを使用して、マトリックス入力フィールド間でカーソルを移動することもできます。
- 最後の1つは、非整数の数値を丸めるための小数点以下の桁数を選択できます。また、ここでは、丸められた分数の外観の例をすぐに確認できます。
行列のコレスキー分解とは何ですか?
コレスキー分解とは、対称正定値行列を下三角行列と下三角行列の転置に分解することです。これらの行列の積は、元の行列を与える必要があります。行列は、その転置行列と等しい場合に対称であり、すべての左上部分行列が正の場合に正定値です。
行列のコレスキー分解を実行するにはどうすればよいですか?
まず、行列が対称正定値であることを確認する必要があります。次に、下三角行列を見つける反復プロセスが始まります。元の行列の主対角線の下にある要素と同じ数の反復があり、各要素に独自の反復があります。そして、各反復の結果は、下三角行列の1つの要素になります。下三角行列の要素を見つけるには、以下の2つの式(1)と(2)を使用する必要があります。下三角行列のすべての要素が見つかったら、転置するだけです。
行列のコレスキー分解の例
初期行列
A
を書き出す:
A
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
Cholesky 分解は、対称で正定値行列
A
を
A
=
L
*
L
T
0
の形式で表したものです。
行列が対称であるとは、転置行列と等しい場合を言います:
A
=
A
T
0
;
行列が正定値であるとは、すべての左上部分行列が正の場合を言います。
行列
L
の計算前に、行列
A
が対称で正定値かどうかを確認します。
2
対称行列
A
が対称かどうかを判断するために、転置行列を求めて比較します:
A
T
0
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
a
T
0
0
1,1
=
a
0
1,1
=
4
;
a
T
0
0
1,2
=
a
0
2,1
=
2
;
a
T
0
0
1,3
=
a
0
3,1
=
2
;
a
T
0
0
2,1
=
a
0
1,2
=
2
;
a
T
0
0
2,2
=
a
0
2,2
=
5
;
a
T
0
0
2,3
=
a
0
3,2
=
1
;
a
T
0
0
3,1
=
a
0
1,3
=
2
;
a
T
0
0
3,2
=
a
0
2,3
=
1
;
a
T
0
0
3,3
=
a
0
3,3
=
3
;
説明を隠す
9 個の要素
A
=
A
T
0
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
正定値
3
M₁4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
=
4
;
4
>
0;
正;
4
M₂4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
2
2
5
=
16
;
16
>
0;
正;
5
M₃4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
32
;
32
>
0;
正;
6
行列 L行列
A
が対称で正定値であることを確認しました。
つまり、Cholesky 分解が可能です。
初期行列
L
を書き、求める要素を未知数としてマークします:
L
=
×××
0
0
0
行列
L
の要素を計算するために、2つの式を使います:
メイン対角線上に配置された要素に対する最初の式 (1);
2番目の式 (2) は、他のすべての要素に対するものです。
l
0
i,i
=
a
0
i,i
-
i
- 1
k
= 1
l
2
i,k
(1)
i = j
の場合、この式を使用します。
i
は行番号j
は列番号k
は変数カウンターで、各要素 lᵢ,ᵢ に対して1から始まり、繰り返しごとに1ずつ増加し、i - 1 で終了しますa
は行列 A の要素l
は行列 L の要素除外:
l
0
1,1
を計算するには、インデックス
i - 1
の下の要素が必要ですが、ここでは 0 であり、存在しません。
そのため、このケースでは:
l
0
1,1
=
a
0
1,1
;
l
0
i,j
=
a
0
i,j
-
j
- 1
k
= 1
l
0
j,k
*
l
0
i,k
l
0
j,j
(2)
i > j
の場合、この式を使用します。
i
は行番号j
は列番号k
は変数カウンターで、各要素 lᵢ,ⱼ に対して1から始まり、繰り返しごとに1ずつ増加し、j - 1 で終了しますa
は行列 A の要素l
は行列 L の要素除外:
l
0
i
,1
を計算するには、インデックス
j - 1
の下の要素が必要ですが、ここでは 0 であり、存在しません。
そのため、このケースでは:
l
0
i
,1
=
a
0
i
,1
l
0
1,1
;
7
l₁,₁ i
= 1;
j
= 1;
式
(1)
の除外を使用します:
l
0
1,1
=
a
0
1,1
=
4
=
2
;
計算された要素を行列
L
に書き込みます:
L
=
2
0
0
0
8
l₂,₁ i
= 2;
j
= 1;
式
(2)
の除外を使用します:
l
0
2,1
=
a
0
2,1
l
0
1,1
=
2
2
=
1
;
計算された要素を行列
L
に書き込みます:
L
=
2
1
0
0
0
9
l₂,₂ i
= 2;
j
= 2;
k
= { 1 };
式
(1)
を使用します:
l
0
2,2
=
a
0
2,2
-
l
2
2,1
=
5
-
1
2
0
=
2
;
計算された要素を行列
L
に書き込みます:
L
=
2
1
0
2
0
0
10
l₃,₁ i
= 3;
j
= 1;
式
(2)
の除外を使用します:
l
0
3,1
=
a
0
3,1
l
0
1,1
=
2
2
=
1
;
計算された要素を行列
L
に書き込みます:
L
=
2
1
1
0
2
0
0
11
l₃,₂ i
= 3;
j
= 2;
k
= { 1 };
式
(2)
を使用します:
l
0
3,2
=
a
0
3,2
-
(
l
0
2,1
*
l
0
3,1
)
l
0
2,2
=
1
-
(
1
*
1
)
2
=
0
;
計算された要素を行列
L
に書き込みます:
L
=
2
1
1
0
2
0
0
0
12
l₃,₃ i
= 3;
j
= 3;
k
= { 1, 2 };
式
(1)
を使用します:
l
0
3,3
=
a
0
3,3
-
(
l
2
3,1
+
l
2
3,2
)
=
3
-
(
1
2
0
+
0
2
0
)
=
1
72
173
;
計算された要素を行列
L
に書き込みます:
L
=
2
1
1
0
2
0
0
0
1
72
173
13
行列 Lᵀ行列
L
のすべての要素を計算しました。
次に、Cholesky 分解を完成させるために、その転置行列を計算するだけです:
L
T
0
=
2
0
0
1
2
0
1
0
1
72
173
l
T
0
0
1,1
=
l
0
1,1
=
2
;
l
T
0
0
1,2
=
l
0
2,1
=
1
;
l
T
0
0
1,3
=
l
0
3,1
=
1
;
l
T
0
0
2,1
=
l
0
1,2
=
0
;
l
T
0
0
2,2
=
l
0
2,2
=
2
;
l
T
0
0
2,3
=
l
0
3,2
=
0
;
l
T
0
0
3,1
=
l
0
1,3
=
0
;
l
T
0
0
3,2
=
l
0
2,3
=
0
;
l
T
0
0
3,3
=
l
0
3,3
=
1
72
173
;
説明を隠す
9 個の要素
Answer
A = L · LᵀL
=
2
1
1
0
2
0
0
0
1
72
173
L
T
0
=
2
0
0
1
2
0
1
0
1
72
173
サイズ3×3