數字格式
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3131313131351515151515≈83137
關於舒爾分解計算器
這是一個免費的線上舒爾分解計算器 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 20x20 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;
什麼是矩陣的舒爾分解?
舒爾分解是將一個給定的方陣分解為三個矩陣:第一個是酉矩陣,第二個是上三角矩陣,第三個是酉矩陣的逆矩陣。上三角矩陣的主對角線上包含原始矩陣的特徵值。酉矩陣、上三角矩陣以及酉矩陣的逆矩陣的乘積應該等於原始矩陣。
如何進行矩陣的舒爾分解?
首先,我们需要找到原始矩阵的特徵向量,然后使用格拉姆-施密特正交化过程对它们进行正交化和正交归一化,得到的向量将成为酉矩阵的列向量。然后我们可以计算酉矩阵的逆矩阵。最后,通过将酉矩阵的逆矩阵与原始矩阵和酉矩阵相乘,可以找到上三角矩阵。
矩陣舒爾分解的例子
寫出初始矩陣
A
:
A
=
71
7
2
8
8
5
5
5
8
舒爾分解是矩陣
A
的表示形式:
A
=
U
*
T
*
U
-1
0
;
矩陣
U
是酉矩陣;
矩陣
T
為上三角矩陣;
矩陣
U
-1
0
是矩陣
U
的逆矩陣;
要對矩陣
A
進行 舒爾分解,需要執行以下操作:
1)
計算矩陣A的特徵值,如果特徵值個數小於矩陣A的大小,舒爾分解是不可能的2)
計算矩陣A的特徵向量3)
將 革蘭氏-施密特 過程(正交化和正交化)應用於特徵向量,得到的向量將是矩陣的列 U4)
計算矩陣U的逆矩陣5)
最後,我們可以使用以下公式計算矩陣 T:T
=
U
-1
0
*
A
*
U
;
2
特徵向量25
1
50
2
81
100
1
-
21
100
89
100
1
1
20
-1
1
25
1
3
正交化25
1
50
2
81
100
1
-
7
50
89
100
1
2
25
-1
7
100
97
100
4
規範正交化U
=
99
100
11
100
1
25
-
1
10
33
50
37
50
3
50
-
37
50
67
100
5
矩陣逆U
-1
0
=
99
100
-
1
10
3
50
11
100
33
50
-
37
50
1
25
37
50
67
100
6
矩陣 TU
-1
0
A
=
U
-1
0
·
A
=
99
100
-
1
10
3
50
11
100
33
50
-
37
50
1
25
37
50
67
100
·
71
7
2
8
8
5
5
5
8
=
71
9
25
-1
27
100
4
25
9
3
100
8
17
100
-2
13
100
5
21
25
8
73
100
1
93
100
T
=
U
-1
0
A
·
U
=
71
9
25
-1
27
100
4
25
9
3
100
8
17
100
-2
13
100
5
21
25
8
73
100
1
93
100
·
99
100
11
100
1
25
-
1
10
33
50
37
50
3
50
-
37
50
67
100
=
72
1
10
0
0
2
89
100
12
1
50
0
1
6
25
-
29
100
2
22
25
Answer
A = U · T · U⁻¹U
=
99
100
11
100
1
25
-
1
10
33
50
37
50
3
50
-
37
50
67
100
T
=
72
1
10
0
0
2
89
100
12
1
50
0
1
6
25
-
29
100
2
22
25
U
-1
0
=
99
100
-
1
10
3
50
11
100
33
50
-
37
50
1
25
37
50
67
100
大小3×3