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📐 Eigenvalue 2X2 計算機

專業免費的 Eigenvalue 2X2 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
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專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是 2×2 特徵值計算器?

這個工具能求出任意 2×2 矩陣 [[a, b], [c, d]] 的特徵值。所謂特徵值,是指能讓 Av = \lambda v 有非零解 v 的純量 \lambda。對於 2×2 矩陣而言,特徵值(連同重根一起計算)一定有兩個,可能是兩個實數,也可能是一對共軛複數。計算器會同時列出兩個特徵值,並附上跡(trace)、行列式(determinant)與判別式(discriminant),讓你清楚看見答案是怎麼算出來的。

使用方法

依序輸入矩陣的四個元素:第一列填入 a 與 b,第二列填入 c 與 d,接著按下計算。當判別式為零或為正時,會得到兩個實數特徵值;若判別式為負,則會得到一對共軛複數,以 p + qi 與 p - qi 的形式呈現。

公式解析

2×2 矩陣的特徵多項式為 \lambda^{2} - (a+d)\lambda + (ad-bc) = 0。若以跡 tr = a + d、行列式 \det = ad - bc 表示,套入二次公式即得

\lambda = ((tr ± \sqrt{tr^{2} - 4·\det}) ÷ (2))

根號內的 tr^{2} - 4·\det 就是判別式。當它為負時,每個特徵值的實部為 tr/2,虛部則為 \sqrt{4·\det - tr^{2}} / 2。

範例演算

以旋轉矩陣 [[0, −1], [1, 0]] 為例。此時 a=0、b=-1、c=1、d=0,所以 tr = 0、\det = (0)(0) - (-1)(1) = 1。判別式為 0^{2} - 4· 1 = -4,是負值。實部為 0/2 = 0,虛部為 √(4) / 2 = 1。因此特徵值為 0 + 1i 與 0 - 1i,也就是 ± i。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

判別式為負代表什麼?
表示這個矩陣沒有實數特徵值,取而代之的是一對共軛複數,這在類似旋轉的矩陣中相當常見。
兩個特徵值可能相等嗎?
可以。當判別式剛好為零時,矩陣會有一個重根(退化)特徵值,數值等於 \(\text{tr}/2\)。
特徵值與跡、行列式有什麼關係?
兩個特徵值的和等於跡,兩者的乘積等於行列式。