LU分解 計算機

數字格式
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x2
xn

Randomize

313131313135151515151583137
2
2510
=Solve

  關於矩陣 LU 分解計算器

這是一個免費的線上矩陣 LU 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 LU 分解?

LU 分解(LU 代表下三角-上三角)是將一個給定的方形矩陣分解為兩個三角形矩陣,其中一個是下三角矩陣,另一個是上三角矩陣,這兩個矩陣的乘積等於原始矩陣。

  如何進行矩陣的 LU 分解?

使用高斯消去法可以計算出上三角矩陣。在計算上三角矩陣的過程中,我們會使用特定的系數將主對角線以下的元素轉換為零。將某個元素轉換為零所使用的系數將會是下三角矩陣中對應位置的元素。在計算上三角矩陣的過程中,我們需要記錄這些系數作為下三角矩陣的元素,然後這些元素將幫助我們組成下三角矩陣。

  矩陣 LU 分解的例子

寫出初始矩陣
A
A
=
71
7
2
4
8
8
5
5
5
5
8
5
2
2
7
2
LU
分解是矩陣
A
A
=
L
*
U
的形式表示;
上三角矩陣(矩陣
U
)是一個方陣,其中主對角線以下的所有元素都為零;
使用高斯消元我們可以計算出矩陣
U
下三角矩陣(矩陣
L
)是一個方陣,其中主對角線以上的所有元素都為零;
在計算矩陣
U
時,我們將使用某些係數,將主對角線以下的元素轉換為零;
我們將用於將某個元素轉換為零的係數將是矩陣
L
的對應元素;
在計算矩陣
U
時,我們會將所有這些係數標記為矩陣
L
的元素,然後這些元素將幫助我們組成矩陣
L

高斯向前跑

2
迭代 1
從第
2
行減去第
1
行,乘以
7
71
從第
3
行減去第
1
行,乘以
2
71
從第
4
行減去第
1
行,乘以
4
71
71
0
0
0
8
7
15
71
4
55
71
4
39
71
5
4
36
71
7
61
71
4
51
71
2
1
57
71
6
67
71
1
63
71
要將元素
a
0
2,1
轉換為零,我們使用了係數
7
71
將此元素標記為
l
0
2,1
l
0
2,1
=
7
71
;
要將元素
a
0
3,1
轉換為零,我們使用了係數
2
71
將此元素標記為
l
0
3,1
l
0
3,1
=
2
71
;
要將元素
a
0
4,1
轉換為零,我們使用了係數
4
71
將此元素標記為
l
0
4,1
l
0
4,1
=
4
71
;
a
0
2,1
=
7
- (
7
71
*
71
)
=
0
;
a
0
2,2
=
8
- (
7
71
*
8
)
=
7
15
71
;
a
0
2,3
=
5
- (
7
71
*
5
)
=
4
36
71
;
a
0
2,4
=
2
- (
7
71
*
2
)
=
1
57
71
;
a
0
3,1
=
2
- (
2
71
*
71
)
=
0
;
a
0
3,2
=
5
- (
2
71
*
8
)
=
4
55
71
;
a
0
3,3
=
8
- (
2
71
*
5
)
=
7
61
71
;
a
0
3,4
=
7
- (
2
71
*
2
)
=
6
67
71
;
a
0
4,1
=
4
- (
4
71
*
71
)
=
0
;
a
0
4,2
=
5
- (
4
71
*
8
)
=
4
39
71
;
a
0
4,3
=
5
- (
4
71
*
5
)
=
4
51
71
;
a
0
4,4
=
2
- (
4
71
*
2
)
=
1
63
71
;
隱藏描述
3
迭代 2
從第
3
行減去第
2
行,乘以
85
128
從第
4
行減去第
2
行,乘以
81
128
71
0
0
0
8
7
15
71
0
0
5
4
36
71
4
7
8
1
7
8
2
1
57
71
5
3
4
3
4
要將元素
a
0
3,2
轉換為零,我們使用了係數
85
128
將此元素標記為
l
0
3,2
l
0
3,2
=
85
128
;
要將元素
a
0
4,2
轉換為零,我們使用了係數
81
128
將此元素標記為
l
0
4,2
l
0
4,2
=
81
128
;
a
0
3,2
=
4
55
71
- (
85
128
*
7
15
71
)
=
0
;
a
0
3,3
=
7
61
71
- (
85
128
*
4
36
71
)
=
4
7
8
;
a
0
3,4
=
6
67
71
- (
85
128
*
1
57
71
)
=
5
3
4
;
a
0
4,2
=
4
39
71
- (
81
128
*
7
15
71
)
=
0
;
a
0
4,3
=
4
51
71
- (
81
128
*
4
36
71
)
=
1
7
8
;
a
0
4,4
=
1
63
71
- (
81
128
*
1
57
71
)
=
3
4
;
隱藏描述
4
迭代 3
從第
4
行減去第
3
行,乘以
5
13
71
0
0
0
8
7
15
71
0
0
5
4
36
71
4
7
8
0
2
1
57
71
5
3
4
-1
6
13
要將元素
a
0
4,3
轉換為零,我們使用了係數
5
13
將此元素標記為
l
0
4,3
l
0
4,3
=
5
13
;
a
0
4,3
=
1
7
8
- (
5
13
*
4
7
8
)
=
0
;
a
0
4,4
=
3
4
- (
5
13
*
5
3
4
)
=
-1
6
13
;
隱藏描述
5
矩陣 U
U
=
71
0
0
0
8
7
15
71
0
0
5
4
36
71
4
7
8
0
2
1
57
71
5
3
4
-1
6
13
6
矩陣 L
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
=
1
×××
0
1
××
0
0
1
×
0
0
0
1
正如我們在上面看到的,所有標記為未知的元素,都是我們在前一階段發現的;
現在我們只需要將它們放在正確的位置;
替換所有元素,我們有一個完全組合的矩陣
L
L
=
1
7
71
2
71
4
71
0
1
85
128
81
128
0
0
1
5
13
0
0
0
1
Answer
A = L · U
L
=
1
7
71
2
71
4
71
0
1
85
128
81
128
0
0
1
5
13
0
0
0
1
U
=
71
0
0
0
8
7
15
71
0
0
5
4
36
71
4
7
8
0
2
1
57
71
5
3
4
-1
6
13
大小4×4

  參考來源