矩陣轉置計算器
交換橫列與直行,即時求出任意矩陣的轉置。
計算矩陣轉置
輸入方陣或矩形矩陣,將每個橫列轉換為直行。
以半形逗號分隔直行,以半形分號分隔橫列。
關於矩陣轉置
矩陣的轉置是交換橫列與直行所得到的矩陣。原矩陣第 i 列第 j 行的元素,會成為轉置矩陣第 j 列第 i 行的元素。因此,兩列三行的矩陣會變成三列兩行。個別數值不經運算,只有位置改變。
一般以上標 T 表示轉置。連續轉置兩次會得到原矩陣,因為第二次交換列與行會讓所有位置復原。矩陣和的轉置等於各矩陣轉置的和,純量倍數的轉置則等於相同純量乘以矩陣的轉置。
乘積呈現轉置最重要的規則之一:A 乘 B 的轉置,等於 B 的轉置乘以 A 的轉置。列與行的角色互換,因此順序也必須反轉。此恆等式廣泛出現在證明與實務計算中,尤其用於推導梯度、正規方程式及共變異數矩陣。
等於自身轉置的方陣稱為對稱矩陣。對稱矩陣具有特別實用的特徵值性質,常見於距離模型、二次型、物理、統計與最佳化。轉置等於自身負值的矩陣稱為反對稱矩陣。實數反對稱矩陣的對角線元素必須全部為零。
對向量而言,轉置可切換直行與橫列方向。含三個元素的直行向量會變成單一橫列矩陣,橫列向量則變成單一直行。這使內積與外積的維度關係更明確。在最小平方法分析中,設計矩陣的轉置乘以設計矩陣,會形成對稱的正規矩陣。
本計算器接受任意矩形形狀的矩陣。它會確認各橫列包含相同數量的數值元素,再由原矩陣的每個直行建立輸出的一個橫列。整數、負數與小數值皆會保留,顯示時會去除無意義的浮點雜訊。請以半形逗號分隔直行、半形分號分隔橫列。結果中的每組方括號代表一個橫列,方便確認原本第一直行是否成為轉置後的第一橫列,以及維度是否正確交換。
矩陣轉置範例
每個範例皆交換橫列與直行。
| 原矩陣 | 轉置矩陣 | 說明 |
|---|---|---|
| [[1,2,3],[4,5,6]] | [[1,4],[2,5],[3,6]] | 2 列 3 行矩陣變成 3 列 2 行。 |
| [[2],[4],[6]] | [[2,4,6]] | 直行向量變成橫列向量。 |
| [[1,2],[2,5]] | [[1,2],[2,5]] | 此對稱矩陣維持不變。 |
如何轉置矩陣
- 輸入矩陣數值,以半形逗號分隔直行。
- 以半形分號分隔原矩陣的各橫列。
- 點選「計算轉置」以交換橫列與直行。
- 將每組方括號視為結果的一個橫列。
常見問題
矩陣轉置會做什麼?
轉置將每個橫列變成對應的直行。數值不變,只有位置互換。
矩形矩陣可以轉置嗎?
可以,每個矩形矩陣都有轉置矩陣,橫列數與直行數會互換。
轉置兩次會怎樣?
轉置兩次會回到原矩陣。每個元素先移至鏡像位置,再移回原位。
什麼是對稱矩陣?
對稱矩陣等於自身的轉置。它必須是方陣,且主對角線兩側鏡像位置的數值相同。
轉置會反轉乘積順序嗎?
會,乘積的轉置會反轉各因子的順序,藉此維持乘法所需的維度相容性。