BL2.ru

Транспонирование матриц Онлайн

Транспонируйте матрицу: строки становятся столбцами. Результат и каждый шаг Bᵢₖ = Aₖᵢ видны сразу, без кнопки расчёта.

A
3
3
T
=
B
3
3
Прямая ссылка на расчет
B1,1 = A1,1 = 0
B1,2 = A2,1 = 0
B1,3 = A3,1 = 0
B2,1 = A1,2 = 0
B2,2 = A2,2 = 0
B2,3 = A3,2 = 0
B3,1 = A1,3 = 0
B3,2 = A2,3 = 0
B3,3 = A3,3 = 0

Что это такое

Транспонирование матрицы — операция, при которой строки матрицы становятся столбцами, а столбцы — строками; матрица как бы «отражается» относительно главной диагонали. Формально, транспонированная матрица для матрицы A размеров m×n — матрица AT размеров n×m, определённая как AT[i, j] = A[j, i].

Пример

Матрица 2×3 превращается в матрицу 3×2: первая строка (1, 2, 3) становится первым столбцом, вторая (4, 5, 6) — вторым.

A
123
456
AT
14
25
36

Элементы главной диагонали (a11 = 1, a22 = 5) остаются на месте.

Свойства

  • (AT)T = A — двойное транспонирование возвращает исходную матрицу.
  • (A + B)T = AT + BT, (k·A)T = k·AT.
  • (A·B)T = BT·AT — порядок множителей меняется.
  • det AT = det A — у квадратной матрицы определитель не меняется.
  • Если AT = A, матрица симметричная (так устроены ковариационные матрицы и матрицы расстояний); если AT = A−1, матрица ортогональная (матрицы поворота).
  • Транспонирование превращает вектор-строку в вектор-столбец и обратно.

Где применяется

  • Метод наименьших квадратов и регрессия — коэффициенты находят из нормальных уравнений XT·X·β = XT·y. Для точек x = 1, 2, 3 матрица X = {{1, 1}, {1, 2}, {1, 3}} даёт XT·X = {{3, 6}, {6, 14}}.
  • Статистика — ковариационная и корреляционная матрицы (XT·X для центрированных данных), скалярное произведение векторов как xT·y.
  • Машинное обучение — обратное распространение ошибки в нейросетях использует транспонированные матрицы весов.
  • 3D-графика — обратная матрица поворота равна транспонированной; нормали преобразуются матрицей (M−1)T.
  • Таблицы и данные — поменять местами строки и столбцы отчёта (как «Транспонировать» в Excel), развернуть массив в программе.
  • Графы — транспонированная матрица смежности ориентированного графа соответствует графу с развёрнутыми рёбрами.
  • Учёба — проверить решение и вычисления с BT·AT, симметричными и ортогональными матрицами.

Как пользоваться

  • Задайте размеры матрицы A кнопками добавления и удаления строк и столбцов и заполните ячейки.
  • Или введите матрицу строкой {строки,столбцы,элементы…}, например {2,3,1,2,3,4,5,6}.
  • Транспонированная матрица B = AT, запись Bi,j = Aj,i для каждого элемента и ссылка на расчёт обновляются сразу.

Частые вопросы

Что такое транспонированная матрица?
Матрица Aᵀ, у которой строки исходной A стали столбцами: (Aᵀ)ᵢₖ = Aₖᵢ. Матрица 2×3 превращается в 3×2.
Какие у транспонирования свойства?
(Aᵀ)ᵀ = A, (A + B)ᵀ = Aᵀ + Bᵀ, (A·B)ᵀ = Bᵀ·Aᵀ, det Aᵀ = det A.
Что такое симметричная матрица?
Квадратная матрица, которая не меняется при транспонировании: A = Aᵀ.
Где это нужно?
В методе наименьших квадратов (нормальные уравнения AᵀA·x = Aᵀb), в графике и 3D (обратная матрица поворота равна транспонированной), в статистике.