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🛠️ N 元線性方程組求解器(LU 分解法)

專業免費的 N 元線性方程組求解器(LU 分解法)。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)
x1 = 2, x2 = 3, x3 = -1
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...

這個計算器能做什麼

本工具用來求解含有 n 個未知數的 n 元一次方程組,可簡寫為 A·x = b,其中 A 是 n× n 的係數矩陣,x 為未知數向量,b 為常數向量。它會回傳唯一的解向量 x,並一併算出 A 的行列式。整個運算屬於純粹的線性代數,在任何地方的結果都完全相同——不受國家或單位影響,每一個輸入值都只是一個實數。

使用方式

先設定 n(方程式與未知數的數量)。接著逐列輸入係數矩陣 A,每一列一行,數字之間以空格或逗號分隔;再輸入長度為 n 的常數向量 b。選擇顯示精度後即可求解。負數、小數以及看似分數的小數值都可以接受。只要 A 的列數與行數都等於 n、且 b 的長度也相符,就能算出解;否則工具會提示維度不一致。

計算原理說明

本求解器採用具部分主元選取的高斯消去法,其數學意義等同於 LU 分解 PA = LU。針對每一個欄位,它會挑選絕對值最大的可用主元,以維持運算的數值穩定性,再消去主元下方的元素,最後從最後一個未知數開始往上進行回代。若某個主元實質上等於零,代表行列式為零、矩陣為奇異矩陣,方程組就沒有唯一解——此時工具會直接標示出來,而不會發生除以零的錯誤。

\begin{gathered} A x = b, \qquad A = LU \\[1.5em] solve ≤ft{ \begin{aligned} Ly &= b (forward) \\ Ux &= y (back substitution) \end{aligned} \right. \end{gathered}
\det(A) = (-1)^{s}\prod_{k=1}^{n} u_{kk}

實例演算

假設有 2x + y - z = 8、-3x - y + 2z = -11、-2x + y + 2z = -3。則 A = [[2,1,-1],[-3,-1,2],[-2,1,2]]、b = [8,-11,-3]。經過消去後可得 x = 2、y = 3、z = -1。代回第一條方程式驗算:

2(2) + 3 - (-1) = 4 + 3 + 1 = 8
結果正確。

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)

如果行列式為零會怎樣?
代表矩陣為奇異矩陣,也就是這些方程式彼此相依或互相矛盾,因此沒有唯一解,計算器會提示為奇異矩陣。
為什麼要使用部分主元選取?
挑選絕對值最大的主元可避免捨入誤差被放大,即使面對較棘手的矩陣也能得到準確的結果。
解一定要是整數嗎?
不一定。解是以浮點數計算的,可能會是小數;顯示精度的設定可控制要呈現幾位有效數字。