Matrixrechner — Schritt-für-Schritt-Lösungen
Der Matrixrechner führt alle gängigen Matrixoperationen durch: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Determinantenberechnung, Inverse und Transponierung.
Der Rechner unterstützt Matrizen beliebiger Größe und liefert Schritt-für-Schritt-Lösungen.
Matrix A
Matrix B
So verwenden Sie den Matrixrechner
- Wählen Sie die Matrixoperation: Addition, Subtraktion, Multiplikation, Determinante, Transponierung oder RREF.
- Wählen Sie die Matrixgröße (2x2, 3x3 oder 4x4).
- Geben Sie die Werte in jede Zelle des Matrixgitters ein.
- Klicken Sie auf "Berechnen", um das Ergebnis mit Schritt-für-Schritt-Lösung zu sehen.
Formel und Theorie
Eine Matrix ist eine rechteckige Anordnung von Zahlen in Zeilen und Spalten. Matrizen sind grundlegend für die lineare Algebra und werden in Physik, Informatik, Computergrafik und Datenwissenschaft eingesetzt.
Addition und Subtraktion erfordern Matrizen gleicher Dimension und erfolgen elementweise. Bei der Multiplikation muss die Spaltenanzahl der ersten Matrix gleich der Zeilenanzahl der zweiten sein. A(m x n) * B(n x p) ergibt eine m x p-Matrix.
Die Determinante ist ein Skalarwert einer quadratischen Matrix. Sie zeigt an, ob die Matrix invertierbar ist (det ungleich 0). Geometrisch beschreibt sie den Flächeninhalt (2D) oder das Volumen (3D) der aufgespannten Figur.
Die Zeilenstufenform (RREF) wird durch den Gauß-Algorithmus erreicht und dient zum Lösen linearer Gleichungssysteme, zur Rangbestimmung und zur Prüfung linearer Unabhängigkeit.
Durchgerechnete Beispiele
Beispiel 1: Matrixaddition
Aufgabe: [[1,2],[3,4]] + [[5,6],[7,8]]
Lösung: [[1+5, 2+6], [3+7, 4+8]]
Antwort: [[6, 8], [10, 12]]
Beispiel 2: 2x2-Determinante
Aufgabe: det([[3,1],[2,5]])
Lösung: det = (3)(5) - (1)(2) = 15 - 2
Antwort: 13
Beispiel 3: Transponierung
Aufgabe: Transponiere [[1,2,3],[4,5,6]]
Lösung: Zeilen und Spalten tauschen
Antwort: [[1,4],[2,5],[3,6]]
Beispiel 4: Matrixmultiplikation
Aufgabe: [[1,2],[3,4]] * [[5,6],[7,8]]
Lösung: [[1*5+2*7, 1*6+2*8], [3*5+4*7, 3*6+4*8]]
Antwort: [[19, 22], [43, 50]]
Beispiel 5: Praxisbeispiel: Computergrafik
Aufgabe: Einen Punkt (3,4) um 90 Grad drehen mit Rotationsmatrix [[0,-1],[1,0]]
Lösung: [[0,-1],[1,0]] * [[3],[4]] = [[-4],[3]]
Antwort: Neuer Punkt: (-4, 3)