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🛠️ QR 分解計算器

專業免費的 QR 分解計算器。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)
即時試算完成
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 QR 分解?

QR 分解(又稱 QR 分解法)是線性代數中一項基礎技巧,它將矩陣 A 表示為兩個矩陣的乘積:A = Q R。其中 Q 是正交矩陣(各欄向量互相垂直且為單位向量,因此 Q^{\mathsf{T}}Q = I),R 則是上三角矩陣。這種分解廣泛應用於全球的數值計算領域,適用於任何實數矩陣,不受國家或慣例的限制。

A = Q R, Q^{\mathsf{T}}Q = I,\ \ R\ upper triangular

QR 分解常用來求解線性方程組、計算最小平方法迴歸擬合,以及透過 QR 演算法求特徵值。相較於直接對矩陣求反矩陣,QR 分解在數值上更為穩定,這也是它廣泛出現在各種科學與工程軟體套件中的原因。

如何使用本計算器

輸入矩陣相當簡單:

  • 同一列中的數值請以逗號分隔。
  • 每一列之間請以直線符號( | )分隔。
  • 舉例來說,列為 (1, 2) 和 (3, 4) 的矩陣,請輸入為 1,2|3,4。

送出後,計算器會回傳正交矩陣 Q 與上三角矩陣 R,您可以將兩者相乘來驗證是否能還原出原始矩陣。

公式解析

最常見的方法是格拉姆–施密特(Gram–Schmidt)正交化程序。給定 A 的各欄向量 a₁、a₂、…,演算法會逐步建構出一組單位正交向量:

  • 取出第一欄並將其正規化,得到 q₁。
  • 對於後續的每一欄,先減去它在已計算出的各個 q 向量上的投影,再將剩餘部分正規化。
  • R 的各元素為內積 r_{ij} = q_i · a_j;由於較早的 q 向量不會依賴於後面的欄,因此 R 為上三角矩陣。

實例演算

以 A = 1,1|0,1|1,0(一個 3×2 矩陣)為例。將第一欄正規化後得到 q_1 = (0.707,\ 0,\ 0.707)。將第二欄減去其在 q₁ 上的投影並正規化,便得到 q₂。最終得到的 Q 為正交矩陣,各欄皆為長度為 1 且互相垂直的單位向量,而 R 則保存了各個投影係數。將 Q × R 相乘即可還原原始矩陣 A,驗證分解的正確性。

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)

矩陣一定要是方陣嗎?
不需要。QR 分解適用於任何 m×n 且 m ≥ n 的矩陣,這正是它在「方程式多於未知數」的最小平方問題中如此實用的原因。
QR 分解是唯一的嗎?
在 R 對角線元素的正負號差異範圍內是唯一的。慣例上會將 R 的對角線設為正值,以確定唯一的答案。
為什麼要用 QR 而不直接求反矩陣?
QR 在數值上更穩定,可避免直接計算反矩陣時產生的捨入誤差,讓計算結果更為可靠。