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🧮 Condition Number 計算機

專業免費的 Condition Number 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)
2 譜(2-norm)條件數
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...

什麼是矩陣條件數?

條件數 \kappa(A) 用來衡量線性方程組 Ax = b 的解,對資料中微小變動(誤差)的敏感程度。條件數越小(越接近 1),代表矩陣的「條件良好」(well-conditioned),數值運算也越穩定;條件數越大,則代表矩陣「條件不佳」(ill-conditioned),此時即使輸入只有微小誤差,也可能造成輸出結果出現巨大偏差。譜條件數,也就是 2-norm 條件數,等於最大奇異值除以最小奇異值:\kappa_2(A) = \sigma_{\max} / \sigma_{\min}。

如何使用本計算機

請輸入 2×2 矩陣 A 的四個元素(a_{11}、a_{12}、a_{21}、a_{22}),計算機便會回傳 2-norm 條件數,並一併列出兩個奇異值與行列式。若最小奇異值為零,表示該矩陣為奇異矩陣(singular matrix),其條件數為無限大。

公式說明

對任意矩陣而言,\kappa(A) = \|A\| · \|A^{-1}\|。若採用 2-norm,則 \|A\| = \sigma_{\max}、\|A^{-1}\| = 1/\sigma_{\min},因此 \kappa_2(A) = \sigma_{\max}/\sigma_{\min}。奇異值即為 A^{T}A 之特徵值的平方根。以 2×2 矩陣為例,我們先建立 M = A^{T}A,接著計算其特徵值

\lambda = ((tr ± √(tr^2 - 4 · \det)) ÷ (2))

最後取 \sigma = √(\lambda) 即可。

實例演算

假設 A = \begin{bmatrix} 2 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix},則 A^{T}A = \begin{bmatrix} 4 & 0 \\ 0 & 1 \end{bmatrix},其特徵值為 4 與 1。因此奇異值為 \sigma_{\max} = 2、\sigma_{\min} = 1,可得

\kappa_2(A) = ((2) ÷ (1)) = 2

這個矩陣的條件相當良好。

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)

條件數多少才算「好」?
數值越接近 1 越理想。簡單來說,可以用 \(\log_{10}(\kappa)\) 來概略估算:在求解方程組時,大約會損失幾位數的精確度。
為什麼我算出的條件數是無限大?
因為該矩陣為奇異矩陣(行列式為 0),導致 \(\sigma_{\min} = 0\),且反矩陣 \(A^{-1}\) 並不存在。
這裡使用的是哪一種範數(norm)?
本計算機採用以奇異值為基礎的 2-norm(譜)條件數。其他範數(如 1-norm、∞-norm)算出的數值可能會有所不同。