数値形式
解法コメント
説明なし
a
b
c
d
x
y
z
clear
i
Randomize
3131313131351515151515≈83137
行列 LU 分解計算機について
これは無料のオンライン行列 LU 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 LU 分解とは何ですか?
LU 分解(LU は Lower-Upper の略)は、与えられた正方行列を 2 つの三角行列に分解することです。これらの 2 つの行列の積によって、元の行列が得られます。
行列の LU 分解を実行するにはどうすればよいですか?
ガウス消去法を使用して上三角行列を計算できます。上三角行列の計算中に、特定の係数を使用して、主対角線以下の要素をゼロに変換します。特定の要素をゼロに変換するために使用する係数は、下三角行列の対応する要素になります。上三角行列を計算する際に、これらの係数をすべて下三角行列の要素としてマークする必要があります。これらの要素は、下三角行列を構成するのに役立ちます。
行列の LU 分解の例
初期行列
A
を書き出す:
A
=
71
7
2
4
8
8
5
5
5
5
8
5
2
2
7
2
LU
分解は、行列
A
を
A
=
L
*
U
の形式で表したものです。
上三角行列 (行列
U
) は、主対角線以下のすべての要素がゼロである正方形行列です。
ガウス消去法を用いて、行列
U
を計算することができます。
下三角行列 (行列
L
) は、主対角線以上のすべての要素がゼロである正方形行列です。
行列
U
の計算中に、主対角線以下の要素をゼロにするために特定の係数を使用します。
特定の要素をゼロにするために使用する係数は、行列
L
の対応する要素になります。
行列
U
の計算中に、これらの係数をすべて行列
L
の要素としてマークし、その後これらの要素を使用して行列
L
を構成します。
ガウス前進消去
2
イテレーション 12
行目から
1
行目を
1
10
倍したものを引く;
3
行目から
1
行目を
3
100
倍したものを引く;
4
行目から
1
行目を
3
50
倍したものを引く;
71
0
0
0
8
7
21
100
4
77
100
4
11
20
5
4
51
100
7
43
50
4
18
25
2
1
4
5
6
47
50
1
89
100
要素
a
0
2,1
をゼロにするために、係数
1
10
を使用しました。
この要素を
l
0
2,1
としてマークします:
l
0
2,1
=
1
10
;
要素
a
0
3,1
をゼロにするために、係数
3
100
を使用しました。
この要素を
l
0
3,1
としてマークします:
l
0
3,1
=
3
100
;
要素
a
0
4,1
をゼロにするために、係数
3
50
を使用しました。
この要素を
l
0
4,1
としてマークします:
l
0
4,1
=
3
50
;
3
イテレーション 23
行目から
2
行目を
33
50
倍したものを引く;
4
行目から
2
行目を
63
100
倍したものを引く;
71
0
0
0
8
7
21
100
0
0
5
4
51
100
4
22
25
1
22
25
2
1
4
5
5
3
4
3
4
要素
a
0
3,2
をゼロにするために、係数
33
50
を使用しました。
この要素を
l
0
3,2
としてマークします:
l
0
3,2
=
33
50
;
要素
a
0
4,2
をゼロにするために、係数
63
100
を使用しました。
この要素を
l
0
4,2
としてマークします:
l
0
4,2
=
63
100
;
4
イテレーション 34
行目から
3
行目を
19
50
倍したものを引く;
71
0
0
0
8
7
21
100
0
0
5
4
51
100
4
22
25
0
2
1
4
5
5
3
4
-1
23
50
要素
a
0
4,3
をゼロにするために、係数
19
50
を使用しました。
この要素を
l
0
4,3
としてマークします:
l
0
4,3
=
19
50
;
5
行列 UU
=
71
0
0
0
8
7
21
100
0
0
5
4
51
100
4
22
25
0
2
1
4
5
5
3
4
-1
23
50
6
行列 L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
=
1
0
1
0
0
1
0
0
0
1
上記のように、未知数としてマークされたすべての要素は、前の段階で求められました。
あとは正しい位置に配置するだけです。
すべての要素を代入すると、完全に構成された行列
L
が得られます:
L
=
1
1
10
3
100
3
50
0
1
33
50
63
100
0
0
1
19
50
0
0
0
1
Answer
A = L · UL
=
1
1
10
3
100
3
50
0
1
33
50
63
100
0
0
1
19
50
0
0
0
1
U
=
71
0
0
0
8
7
21
100
0
0
5
4
51
100
4
22
25
0
2
1
4
5
5
3
4
-1
23
50
サイズ4×4