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数学

线性方程组求解器

输入 2×2 或 3×3 的线性方程组,用克莱姆法则求解。得到唯一解——或者判断方程组无解或有无穷多解——并附带行列式与图像。

计算器

方程组规模
方程 1
xy =
方程 2
xy =
x = 3, y = 2
这些直线/平面相交于唯一一点。
行列式
-2
类型
唯一解

克莱姆法则

D = -2

x = Dx / D = -6 / -2 = 3

y = Dy / D = -4 / -2 = 2

图像

-10-5510-10-5510(3, 2)
  • 1x + 1y = 5
  • 1x − 1y = 1
这是一份参考与规划工具——在据此行动前,请核实重要的日期、数字和官方要求。

关于此计算器

这款计算器求解 2×2 或 3×3 线性方程组,并告诉你它是有唯一解、无解,还是有无穷多解。可用它检查作业、验证手算的方程组,或探究改变某个系数会如何移动直线或平面的交点。

如何解读你的结果

结果卡片显示精确解(x、y,以及可选的 z),或显示方程组的分类——唯一解、无解或无穷多解。卡片下方的逐步解析展示系数矩阵的行列式,以及如何用克莱姆法则求出每个变量。对于 2×2 方程组,坐标平面图会绘出两条直线,让你一眼看到它们的交点。

计算方法

求解器从输入的各行中提取 n × n 系数矩阵 A 和常数向量 b。它通过代数余子式展开计算 det(A)(克莱姆法则的分子通过依次用 b 替换 A 的每一列求得)。方程组的分类通过用带部分主元选取的高斯消元法比较 A 的秩与增广矩阵 [A|b] 的秩来确定:rank(A) = rank([A|b]) = n 表示唯一解,rank(A) = rank([A|b]) < n 表示无穷多解,rank(A) < rank([A|b]) 表示无解。来源:Wikipedia——Cramer’s rule;MIT OpenCourseWare 18.06——Linear Algebra;Khan Academy——Solving systems by elimination。

实例演示

输入 2×2 方程组:方程 1 为 x + y = 5,方程 2 为 x - y = 1(系数为 1, 1, 5 和 1, -1, 1)。

系数矩阵的行列式为 -2。由克莱姆法则得 x = -6 / -2 = 3,y = -4 / -2 = 2,因此唯一解为 x = 3,y = 2。图形显示这两条直线相交于 (3, 2)。

常见问题

行列式为零意味着什么?

行列式为零意味着这些方程并不互相独立。此时计算器会检查增广矩阵:若其秩与系数矩阵的秩相同,则直线(或平面)重合,存在无穷多解;若两个秩不同,则方程组不相容,无解。

什么是克莱姆法则,它在何时适用?

克莱姆法则把每个变量表示为两个行列式之比——分子是用常数项替换系数矩阵中该变量所在列后所得行列式,分母是系数矩阵的行列式。它仅在行列式不为零时适用,即方程组恰有一个解时。

我能求解系数为小数或分数的方程组吗?

可以。每个系数单元格都接受任意有限小数。求解器采用浮点运算,并对接近零的主元设有较小的容差,因此对于常见的作业题和良态的工程方程组,结果都是准确的。

资料来源

由 YouCalc 团队审核 · 最近审核

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