固有値分解 計算機

数値形式
解法コメント
説明なし

a

b

c

d

x

y

z

clear

i

ab
x2
xn

Randomize

313131313135151515151583137
2
2510
=解く

  行列の対角化計算機について

これは無料のオンライン行列の対角化計算機です。 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。

  行列の対角化とは何ですか?

対角化とは、与えられた正方行列を3つの行列に分解することです。そのうちの1つは固有ベクトルで構成されており、この行列の各列は特定の固有ベクトルです。2番目の行列は対角行列と呼ばれ、主対角線上に元の行列の固有値が配置され、他のすべての要素はゼロになります。3番目の行列は、固有ベクトルで構成された行列の逆行列です。固有ベクトルは、対角行列の対応する固有値と同じ列に、固有ベクトルで構成された行列に配置する必要があることに注意することが重要です。固有ベクトルで構成された行列と対角行列、および固有ベクトルで構成された行列の逆行列の積は、元の行列を与える必要があります。

  行列の対角化を実行するにはどうすればよいですか?

まず、元の行列の固有値と固有ベクトルを見つける必要があります。これにより、対角行列と固有ベクトルで構成される行列を構成できます。次に、固有ベクトルで構成される行列の逆行列を見つける必要があります。

  行列の対角化の例

初期行列
A
を書き出す:
A
=
71
7
2
8
8
5
5
5
8
固有分解とは、行列
A
A
=
P
*
D
*
P
-1
0
の形で表現することです。
行列
D
は、行列
A
と同じサイズの行列で、行列
A
の固有値が主対角線上に配置され、他の要素はすべてゼロです。
主対角線上に固有値を配置する順序は重要ではありませんが、昇順に配置します。
行列
P
は、行列
A
と同じサイズの行列で、行列
A
の固有ベクトルから形成されます。
行列
P
の各列は、行列
A
のある固有ベクトルです。
固有ベクトルは、行列
D
の対応する固有値と同じ列に、行列
P
に配置する必要があることに注意してください。
行列
P
-1
0
は、行列
P
の逆行列です。
行列
A
の固有分解を行うには、以下のことを行う必要があります。
1)
行列 A の固有値を計算します。
2)
固有値の数が行列 A のサイズよりも少ない場合、固有分解は不可能です。
3)
行列 A の固有ベクトルを計算します。
4)
計算された固有値から行列 D を作成します。
5)
計算された固有ベクトルから行列 P を作成します。
6)
行列 P の逆行列を計算します。
2
固有ベクトル
25
1
50
2
81
100
1
-
21
100
89
100
1
1
20
-1
1
25
1
3
行列 D
D
=
72
1
10
0
0
0
12
1
50
0
0
0
2
22
25
4
行列 P
P
=
25
1
50
2
81
100
1
-
21
100
89
100
1
1
20
-1
1
25
1
5
行列式の逆行列
P
-1
0
=
1
25
-
2
25
1
25
1
100
51
100
-
51
100
0
53
100
23
50
Answer
A = P · D · P⁻¹
P
=
25
1
50
2
81
100
1
-
21
100
89
100
1
1
20
-1
1
25
1
D
=
72
1
10
0
0
0
12
1
50
0
0
0
2
22
25
P
-1
0
=
1
25
-
2
25
1
25
1
100
51
100
-
51
100
0
53
100
23
50
サイズ3×3

  ソース