MatrixCalc

行列式计算器

计算任意 50×50 以内方阵的行列式并显示完整步骤——高斯消元、代数余子式展开、萨吕斯法则或蒙坦特法。

矩阵 A
: 3
: 3
矩阵 B
: 3
: 3
运算
结果
选择一个运算以在此处查看结果。错误信息也会显示在这里。

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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在上方输入矩阵,打开高级标签页,按 det(A)。结果立即出现;展开步骤面板即可看到它是怎么算出来的,还能对同一个矩阵在四种方法之间切换——课堂上指定了某一种方法时特别有用。

行列式说明了什么

它是一个数,只对方阵有定义,最重要的作用是回答一个问题:这个矩阵可逆吗?行列式为零,矩阵就是奇异的——各行线性相关,没有逆矩阵,以它为系数的方程组要么无解,要么有无穷多解。任何非零值都意味着可逆。

从几何上看,它是该变换对平面面积或空间体积的缩放倍数。行列式为 −2 会把面积放大一倍并翻转定向;行列式为 0 会把空间压扁成一条直线或一个点——这正是该变换无法还原的原因。

例题

对 3×3 矩阵,萨吕斯法则把三条右下方向的乘积相加,再减去三条左下方向的乘积:

213
041
520
= (2·4·0 + 1·1·5 + 3·0·2) − (3·4·5 + 2·1·2 + 1·0·0) = 5 − 64 = −59

本计算器对 2×2 和 3×3 使用封闭公式,从 4×4 起改用带部分选主元的 LU 分解——代数余子式展开需要 n! 次运算,远在 50×50 之前就不可用了。

常见错误

  • 把萨吕斯法则用在 4×4 上。该法则没有四阶版本。请改用消元法或代数余子式展开。
  • 把竖线读成绝对值。|A| 是行列式的标准记号,而且它常常是负数。
  • 交换行时忘了变号。消元过程中每交换一次行,行列式就要乘以 −1。
  • 以为 det(A + B) = det(A) + det(B)这是错的。行列式满足乘法性质,不满足加法性质。

常见问题

行列式可以是负数吗?
可以。负号表示该变换翻转了定向,也就是产生了镜像效果。只有绝对值才描述缩放倍数。
行列式为零意味着什么?
矩阵是奇异的:各行线性相关,没有逆矩阵,并且会把空间压缩到更低的维度。
非方阵有行列式吗?
没有。行列式只对方阵有定义。对于长方形矩阵,你要找的多半是秩。
手算时该用哪种方法?
3×3 以内用封闭公式。再大就用高斯消元——除非某一行或某一列几乎全是零,那样沿着它展开更快。

想看完整讲解?请读这篇教程: 如何计算矩阵的行列式

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