數字格式
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3131313131351515151515≈83137
關於矩陣柯萊斯基分解計算器
這是一個免費的線上矩陣柯萊斯基分解計算器 這是一個提供完整、詳細、分步驟解答的免費在線矩陣計算器,可進行高達 99x99 大小的矩陣運算,支持的矩陣元素類型包括:小數、分數、複數和變數。
要開始計算,您首先需要在螢幕最上方找到輸入欄位,輸入矩陣的大小,還可以在那裡選擇所需的計算方法。
稍微往下,您會找到一個矩陣視窗,您需要在其中使用鍵盤輸入矩陣元素。這裡還設有矩陣控制面板,可以簡化矩陣操作,包含以下控制項:
- 第一個控制項可以讓您展開矩陣視窗。這在您需要使用非常大的矩陣進行計算時特別有用,而這些矩陣無法完全顯示。如果展開視窗後矩陣仍然不可見,您可以使用 + / - 按鈕來縮放矩陣;
- 第二個控制項可以將矩陣輸入複製到記憶體緩衝區。這在您經常使用相同的矩陣進行計算或需要在操作之間移動矩陣時很有用;
- 最後一個控制項可以插入之前複製的矩陣,讓您只需點擊幾下即可快速輸入矩陣,而無需手動輸入;
再往下,您會找到一個工具欄,可以用來自訂計算器並使其更易於使用。它在視覺上分為三個部分,每個部分負責以下功能:
- 第一個部分可以讓您在顯示結果時選擇數字格式。您還可以在此處關閉問題解答的註釋,如果您已經理解如何解決該問題,並使用計算器來加速或檢查自己的計算。或者,如果您只需要解答結果,可以完全關閉分步驟解答;
- 第二部分包含按鈕,可以讓您更改矩陣輸入欄位的類型、清除其元素或整個矩陣,以及最大的等號按鈕,它會帶您進入問題解答的螢幕。所有這些按鈕都由鍵盤上的按鍵複製。要知道要按哪個鍵盤按鍵,只需將滑鼠懸停在其中一個按鈕上,就會出現一個帶有按鍵名稱的提示。您還可以使用鍵盤上的箭頭鍵在矩陣輸入欄位之間移動游標;
- 最後一部分可以讓您選擇非整數數字的小數點後位數,以進行捨入。您還可以在此處立即看到捨入後的分數示例;
什麼是矩陣的柯萊斯基分解?
柯萊斯基分解是將一個對稱正定矩陣分解為一個下三角矩陣及其轉置的過程,這兩個矩陣的乘積等於原始矩陣。一個矩陣是對稱的,如果它等於其轉置矩陣;它是正定的,如果其所有左上角子矩陣都是正定的。
如何進行矩陣的柯萊斯基分解?
首先,我們需要確保矩陣是對稱正定的。然後開始迭代過程以找到下三角矩陣。迭代次數與原始矩陣主對角線以下的元素個數相同,每個元素都有自己的一輪迭代,每次迭代的結果將是下三角矩陣的一個元素。為了找到下三角矩陣的元素,我們需要使用以下兩個公式 (1) 和 (2)。找到下三角矩陣的所有元素後,只需将其轉置即可。
矩陣柯萊斯基分解的例子
寫出初始矩陣
A
:
A
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
喬列斯基 分解是表示
A
=
L
*
L
T
0
形式的對稱正定矩陣
A
;
一個矩陣是對稱的,如果它等於它的轉置矩陣:
A
=
A
T
0
;
一個矩陣是正定的,如果它的所有左上子矩陣都是正的;
在計算矩陣
L
之前,檢查矩陣
A
是否對稱正定;
2
對稱的為了確定矩陣
A
是否對稱,我們找到它的轉置矩陣並比較它們:
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
;
隱藏描述
9 個元素
A
=
A
T
0
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
正定
3
M₁4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
=
4
;
4
>
0;
積極的;
4
M₂4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
2
2
5
=
16
;
16
>
0;
積極的;
5
M₃4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
4
2
2
2
5
1
2
1
3
=
32
;
32
>
0;
積極的;
6
矩陣 L我們檢查了矩陣
A
是對稱正定的;
這意味著 喬列斯基 分解是可能的;
讓我們編寫初始矩陣
L
並將我們需要找到的元素標記為未知:
L
=
×××
0
0
0
為了計算矩陣
L
的元素,我們將使用兩個公式:
第一個公式 (1) 用於放置在主對角線上的元素;
第二個公式(2)適用於所有其他元素;
l
0
i,i
=
a
0
i,i
-
i
- 1
k
= 1
l
2
i,k
(1)
i = j
時使用此公式;
i
是行號j
是列號k
是一個可變計數器,對於每個元素 lᵢ,ᵢ 都會以值 1 開始,每次迭代增加 1,並以值 i - 1 結束a
是矩陣A的元素l
是矩陣L的元素排除:
要計算
l
0
1,1
,我們需要索引
i - 1
下的元素,在這種情況下等於 0,因此不存在;
因此,在這種情況下:
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
時使用此公式;
i
是行號j
是列號k
是一個可變計數器,對於每個元素 lᵢ,ⱼ 都會以值 1 開始,每次迭代增加 1,並以值 j - 1 結束a
是矩陣A的元素l
是矩陣L的元素排除:
要計算
l
0
i
,1
,我們需要索引
j - 1
下的元素,在這種情況下等於 0,因此不存在;
因此,在這種情況下:
l
0
i
,1
=
a
0
i
,1
l
0
1,1
;
7
l₁,₁ i
= 1;
j
= 1;
使用公式
(1)
的排除:
l
0
1,1
=
a
0
1,1
=
4
=
2
;
將計算出的元素寫入矩陣
L
:
L
=
2
0
0
0
8
l₂,₁ i
= 2;
j
= 1;
使用公式
(2)
的排除:
l
0
2,1
=
a
0
2,1
l
0
1,1
=
2
2
=
1
;
將計算出的元素寫入矩陣
L
:
L
=
2
1
0
0
0
9
l₂,₂ i
= 2;
j
= 2;
k
= { 1 };
使用公式
(1)
:
l
0
2,2
=
a
0
2,2
-
l
2
2,1
=
5
-
1
2
0
=
2
;
將計算出的元素寫入矩陣
L
:
L
=
2
1
0
2
0
0
10
l₃,₁ i
= 3;
j
= 1;
使用公式
(2)
的排除:
l
0
3,1
=
a
0
3,1
l
0
1,1
=
2
2
=
1
;
將計算出的元素寫入矩陣
L
:
L
=
2
1
1
0
2
0
0
11
l₃,₂ i
= 3;
j
= 2;
k
= { 1 };
使用公式
(2)
:
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
;
將計算出的元素寫入矩陣
L
:
L
=
2
1
1
0
2
0
0
0
12
l₃,₃ i
= 3;
j
= 3;
k
= { 1, 2 };
使用公式
(1)
:
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
;
將計算出的元素寫入矩陣
L
:
L
=
2
1
1
0
2
0
0
0
1
72
173
13
矩陣 Lᵀ我們計算了矩陣
L
的所有元素;
現在,為了完成 喬列斯基 分解,我們只需要找到它的轉置矩陣:
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
;
隱藏描述
9 個元素
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
大小3×3