MatrixCalc

简化行阶梯形计算器

把任意矩阵化为简化行阶梯形,并逐条读出每一次初等行变换,写作 R2 → R2 − 3·R1。

矩阵 A
: 3
: 3
矩阵 B
: 3
: 3
运算

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结果
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提示:可调整矩阵大小(最多 50×50)。A×B 要求 A 的列数等于 B 的行数。行列式/逆/迹/幂 需要方阵。

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输入矩阵——若要解方程组就输入增广矩阵——然后按 RREF(A)。步骤面板会逐条写明每一次变换。

行阶梯形与简化行阶梯形

行阶梯形中,每一行的起点都比上一行更靠右,每个首非零元下方全是零。简化形还要求每个首非零元都等于 1,并且它所在列的上方也全是零。简化形是唯一的:无论按什么顺序化简,一个矩阵都只有一个简化行阶梯形。

这正是它适合解方程组的原因。方程组一旦化为简化行阶梯形,解就能直接读出,不必回代。没有首非零元的列对应自由变量,它们的个数就是解空间的维数。

例题

把方程组 x + 2y − z = −4、2x + 3y − z = −11、−2x − 3z = 22 写成增广矩阵:

12−1−4
23−1−11
−20−322
100−8
0101
001−2

解就在最后一列:x = −8,y = 1,z = −2。反之,若出现 0 = c 且 c 非零的行,就说明方程组无解。

常见错误

  • 化到行阶梯形就停手。要直接读出解,主元上方也必须是零。
  • 把某一行乘以零。这不是允许的行变换:它删除了一个方程,而不是改写它。
  • 漏掉常数列。每一次变换都作用于整行,包括右端项。
  • 把零行当成矛盾。零行表示有一个多余的方程,也就是有无穷多解。

常见问题

行阶梯形和简化行阶梯形有什么区别?
行阶梯形只要求每个主元下方为零。简化形还要求主元等于 1、主元上方也为零。只有简化形是唯一的。
怎么输入一个方程组?
写成增广矩阵:每个方程一行,每个未知数一列,最后一列放常数项。三元一次方程组就是一个 3×4 矩阵。
结果中出现零行是什么意思?
那个方程是其他方程的组合,没有提供新信息。此时方程组通常有无穷多解。
怎么看出方程组无解?
看是否存在某一行左边全为零、而常数项不为零。它表示 0 = c,这是矛盾的。

想看完整讲解?请读这篇教程: 高斯消元与高斯-若尔当消元详解

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