行列式計算器

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輸入方陣,查看 2×2 與 3×3 行列式的分步講解,理解餘因子展開、列運算與矩陣可逆性。

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輸入題目

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det(A) = ad − bc

2×2 行列式

3×3 餘因子展開

更大方陣與列運算

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輸入方陣,查看 2×2 與 3×3 行列式的分步講解,理解餘因子展開、列運算與矩陣可逆性。 保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。

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選擇要計算的內容

輸入方陣,查看 2×2 與 3×3 行列式的分步講解,理解餘因子展開、列運算與矩陣可逆性。

01ad − bc

2×2 行列式

主對角線乘積減去另一條對角線乘積,結果可以為負。

02+ − +

3×3 餘因子展開

先求子式,再按 +、−、+ 展開;薩魯斯法則僅適用 3×3。

03det(U) = ∏uᵢᵢ

更大方陣與列運算

消去成三角矩陣時,交換及縮放的因子必須保留。

04det(A) = 0 ⇔ singular

奇異性與幾何意義

行列式為零表示方陣不可逆;絕對值表示面積或體積縮放倍數。

方法

輸入與驗算步驟

保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。

  1. 1

    輸入完整矩陣

    A ∈ ℝⁿˣⁿ

    每組方括號是一橫列,保留負號與分數;解方程組還需右端向量。

  2. 2

    說明運算與方法

    Cᵢⱼ = (−1)ⁱ⁺ʲ Mᵢⱼ

    寫明要找的結果、指定方法,以及在實數或複數範圍內計算。

  3. 3

    逐步檢查推導

    Rᵢ ↔ Rⱼ ⇒ −det(A)

    對照原矩陣檢查每次列運算、符號與自由變數。

  4. 4

    代回驗證

    det(A) ≠ 0 ⇒ A⁻¹

    將結果代回原式;逆矩陣檢查乘積,特徵向量檢查 Av = λv。

保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。

公式速查

公式與適用條件

保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。

2×2 公式

det([[a,b],[c,d]]) = ad − bc

主對角線乘積減去另一條對角線乘積,結果可以為負。

餘因子展開

det(A) = Σⱼ aᵢⱼ(−1)ⁱ⁺ʲMᵢⱼ

先求子式,再按 +、−、+ 展開;薩魯斯法則僅適用 3×3。

列替換

Rᵢ ← Rᵢ + kRⱼ

i ≠ j; det(A′) = det(A)

三角矩陣

det(U) = u₁₁u₂₂…uₙₙ

消去成三角矩陣時,交換及縮放的因子必須保留。

例題

完整例題

保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。

例題 1

det([[2,1],[1,3]])

用 ad−bc 求值,再用消去法驗算。

  1. a = 2; b = 1; c = 1; d = 3
  2. ad − bc = 2·3 − 1·1 = 5

結果: det(A) = 5 ≠ 0

驗算: R₂ ← R₂ − ½R₁: 2·(5/2) = 5

例題 2

det([[1,2,0],[0,3,4],[5,0,6]])

逐項展示子式與交替符號。

  1. (+ , − , +)
  2. M₁₁ = 3·6 − 4·0 = 18; M₁₂ = 0·6 − 4·5 = −20
  3. det(A) = 1·18 − 2·(−20) + 0 = 58

結果: det(A) = 58 ≠ 0

驗算: R₃ ← R₃ − 5R₁; R₃ ← R₃ + (10/3)R₂: 1·3·(58/3) = 58

例題 3

det([[1,2,3],[2,4,6],[0,1,1]])

第二列是第一列的兩倍,因此矩陣奇異。

  1. R₂ = 2R₁
  2. R₂ ← R₂ − 2R₁: R₂ = [0,0,0]
  3. det(A) = 0

結果: det(A) = 0

驗算: 1·(4−6) − 2·(2−0) + 3·(2−0) = 0

需要注意的常見錯誤

保留分數,避免過早取小數。AI 解答可能出錯,重要結果請獨立驗算。

先看矩陣維度

行列式與特徵值要求方陣;乘法要求內部維度相等。

不要漏掉負號與因子

交換列、缩放列、餘因子展開都可能改變符號或數值。

不要跳過驗算

代回原式檢查;求特徵向量時還要排除零向量。