ตั้งแต่ปี 2010 · รองรับการใช้งานเครื่องมือกว่า 2 ล้านครั้งต่อเดือน
ตั้งแต่ปี 2010
เพิ่มใน Chrome

กล่องเครื่องมือของฉัน

โหมดอัตโนมัติ

ยังไม่มีเครื่องมือที่บันทึกไว้

อัปเกรดเป็นเวอร์ชันพรีเมียม
เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง
เครื่องคำนวณยกกำลังเมทริกซ์เครื่องคำนวณเมทริกซ์จาโคเบียนเครื่องคิดเลขเมทริกซ์เครื่องคำนวณเทรซเมทริกซ์เครื่องคำนวณกฎของเครเมอร์เครื่องคำนวณรูปแบบปกติของจอร์แดนเครื่องคำนวณพหุนามลักษณะเฉพาะ
หน้าแรก > คณิตศาสตร์ > พีชคณิตเชิงเส้น
 

เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์

คำนวณเมทริกซ์เอกซ์โพเนนเชียล e^(At) และใช้เป็นเมทริกซ์การเปลี่ยนสถานะสำหรับระบบสมการเชิงอนุพันธ์เชิงเส้น ใส่ A เวลา t และเวกเตอร์เริ่มต้นแบบเลือกได้ เพื่อได้ x(t) รายละเอียดการปรับสเกล Pade และแผนภาพการไหลของระนาบเฟสแบบเคลื่อนไหว

ใช้งานฟรีไม่ต้องสมัครสมาชิกผลลัพธ์ทันที
เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์ลองใช้เลย — ฟรี ▼
แถวอาจใช้เว้นวรรคหรือจุลภาคในการแบ่ง ข้อมูลเศษส่วนเช่น 1/2 และทศนิยมเช่น -0.4 สามารถใช้งานได้

เครื่องคำนวณจะประมวลผลเลขชี้กำลังของเมทริกซ์ทั้งหมด จากนั้นนำไปใช้เป็นเมทริกซ์การเปลี่ยนสถานะเมื่อมีการระบุ x(0)

Embed เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์ Widget

เกี่ยวกับ เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์

เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์ คำนวณค่า \(e^{At}\) ซึ่งเป็นเมทริกซ์การเปลี่ยนสถานะสำหรับระบบเชิงเส้นเอกพันธุ์ \(x'(t)=Ax(t)\) เครื่องมือนี้ออกแบบมาเพื่อใช้ในงานพีชคณิตเชิงเส้น, ทฤษฎีการควบคุม, สมการเชิงอนุพันธ์, ตัวกำเนิดโซ่มาร์คอฟ และแบบจำลองใดๆ ที่เมทริกซ์คงที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการในเวลาต่อเนื่อง

ความหมายของเลขชี้กำลังเมทริกซ์

สำหรับค่าสเกลาร์ \(a\) เลขชี้กำลัง \(e^{at}\) คือคำตอบของ \(x'=ax\) สำหรับเมทริกซ์จัตุรัส \(A\) แนวคิดเดียวกันนี้จะใช้ได้หลังจากแทนที่เลขยกกำลังด้วยกำลังของเมทริกซ์:

\[ e^{At}=I+At+\frac{(At)^2}{2!}+\frac{(At)^3}{3!}+\cdots \]

ผลลัพธ์ที่ได้ไม่ได้เกิดจากการหาเลขชี้กำลังของแต่ละสมาชิกใน \(A\) การคูณเมทริกซ์ในรูปกำลัง \(A^2,A^3,\ldots\) จะจับความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปร ซึ่งเป็นสิ่งที่ระบบสมการ ODE เชิงเส้นต้องการ

การแก้ระบบสมการ ODE เชิงเส้น

ถ้า \(A\) เป็นค่าคงที่และ \(x(0)=x_0\) คำตอบของปัญหาค่าเริ่มต้นคือ:

\[ x(t)=e^{At}x_0 \]

นี่คือเหตุผลที่ \(e^{At}\) มักถูกเรียกว่า เมทริกซ์การเปลี่ยนสถานะ (state transition matrix) หรือ คำตอบเมทริกซ์มูลฐาน (fundamental matrix solution) แต่ละคอลัมน์จะแสดงให้เห็นว่าสถานะฐานมาตรฐานเคลื่อนที่ไปอยู่ที่ใดหลังจากเวลาผ่านไป \(t\)

วิธีใช้งานเครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์

  1. ป้อนเมทริกซ์ A ใส่หนึ่งแถวต่อหนึ่งบรรทัด โดยใช้ช่องว่างหรือจุลภาคคั่นระหว่างสมาชิก
  2. เลือกเวลา t ใช้ค่าบวกสำหรับวิวัฒนาการไปข้างหน้า หรือค่าลบสำหรับวิวัฒนาการย้อนกลับ
  3. เพิ่ม x(0) เมื่อต้องการแก้สมการ ODE เวกเตอร์ต้องมีจำนวนสมาชิกเท่ากับมิติของเมทริกซ์
  4. คำนวณและตรวจสอบ อ่านค่า \(e^{At}\), ค่า \(x(t)\) ที่เลือกได้, เอกลักษณ์ของรอยเมทริกซ์ และแอนิเมชัน 2 มิติเมื่อ A มีขนาด 2×2

วิธีการทางตัวเลข

เครื่องคำนวณใช้วิธี scaling and squaring ร่วมกับ ตัวประมาณค่า Padé (Padé approximant) ลำดับที่ 13 ในทางปฏิบัติ ระบบจะปรับขนาด \(At\) ให้เป็นเมทริกซ์ที่เล็กลงก่อน จากนั้นประเมินค่าประมาณแบบตรรกยะ และยกกำลังสองผลลัพธ์ซ้ำๆ เพื่อกลับสู่สเกลเวลาเดิม วิธีนี้มีความเสถียรกว่าการตัดตอนอนุกรมเทย์เลอร์แบบง่าย

เอกลักษณ์สำคัญ: การปรับขนาดปริมาตร

ดีเทอร์มิแนนต์ของเลขชี้กำลังเมทริกซ์มีสูตรรอยเมทริกซ์ที่กะทัดรัด:

\[ \det(e^{At})=e^{\operatorname{tr}(A)t} \]

สำหรับระบบ 2 มิติ สิ่งนี้อธิบายถึงการปรับขนาดพื้นที่ภายใต้การไหล สำหรับระบบ 3 มิติ จะอธิบายถึงการปรับขนาดปริมาตร รอยเมทริกซ์ที่เป็นลบมักจะทำให้ปริมาตรหดตัว ในขณะที่รอยเมทริกซ์ที่เป็นบวกจะทำให้ปริมาตรขยายออก

ควรใช้เครื่องมือนี้เมื่อใด

กรณีการใช้งาน สิ่งที่ควรป้อน สิ่งที่ควรอ่าน
ระบบ ODE เชิงเส้น เมทริกซ์ \(A\), เวลา \(t\), และเวกเตอร์เริ่มต้น \(x(0)\) \(e^{At}\) และ \(x(t)=e^{At}x(0)\)
การวิเคราะห์การเปลี่ยนสถานะ เมทริกซ์ \(A\) และเวลา \(t\) วิธีที่เวกเตอร์ฐานเคลื่อนที่ภายใต้การไหล
สัญชาตญาณระนาบเฟส 2 มิติ เมทริกซ์ขนาด 2×2 และจุดเริ่มต้นที่เลือกได้ ประเภทค่าลักษณะเฉพาะ, สนามเวกเตอร์, การเคลื่อนที่ของฐาน และวิถีการเคลื่อนที่
แบบจำลองระบบหรือการควบคุม เมทริกซ์ของระบบเวลาต่อเนื่อง แผนผังการเปลี่ยนผ่านในช่วงเวลาที่เลือก

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

เครื่องคำนวณสามารถจัดการเมทริกซ์ที่ไม่สามารถแปลงเป็นเมทริกซ์ทแยงมุมได้หรือไม่?

ได้ วิธี Padé จะคำนวณ \(e^{At}\) โดยตรง จึงไม่จำเป็นต้องใช้การแปลงเป็นเมทริกซ์ทแยงมุม (diagonalization) บล็อกจอร์แดนและค่าลักษณะเฉพาะที่ซ้ำกันถือเป็นอินพุตที่ถูกต้อง ตราบใดที่ตัวเลขยังคงอยู่ในขีดจำกัดความเสถียร

ทำไมจึงมีการจำกัดค่า ||At||?

ค่าที่สูงมากของ \(\|At\|_1\) อาจทำให้สมาชิกเลขชี้กำลังมีขนาดใหญ่เกินไป หรือเกิดปัญหาเลขทศนิยมล้น (floating-point overflow) เครื่องคำนวณจึงกำหนดขอบเขตที่ระมัดระวังเพื่อให้ผู้ใช้ได้รับผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้และเป็นมิตรกับเบราว์เซอร์ แทนที่จะเป็นค่าอนันต์ที่ทำให้เข้าใจผิด

เครื่องมือนี้ให้สูตรเชิงสัญลักษณ์หรือไม่?

เครื่องมือนี้เน้นไปที่เลขชี้กำลังเมทริกซ์เชิงตัวเลขและค่าสถานะของ ODE สำหรับรูปแบบปิดเชิงสัญลักษณ์, การแปลงเป็นเมทริกซ์ทแยงมุม และกระบวนการทำงานในรูปจอร์แดน โปรดใช้เครื่องคำนวณค่าลักษณะเฉพาะหรือเครื่องคำนวณรูปปกติจอร์แดนโดยเฉพาะ

อ้างอิงเนื้อหา หน้าหรือเครื่องมือนี้ว่า:

"เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์" ที่ https://MiniWebtool.com/th/เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์/ จาก MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/

โดยทีมงาน miniwebtool อัปเดตเมื่อ: 24 เม.ย. 2026

คุณสามารถลองใช้ AI แก้ปัญหาคณิตศาสตร์ GPT ของเรา เพื่อแก้ไขปัญหาทางคณิตศาสตร์ของคุณผ่านคำถามและคำตอบด้วยภาษาธรรมชาติ.

พีชคณิตเชิงเส้น:

เครื่องมือยอดนิยมและอัปเดตล่าสุด:

เครื่องคำนวณการทแยงมุมเมทริกซ์เครื่องคำนวณเมทริกซ์ผกผันเครื่องคำนวณการคูณเมทริกซ์ดูทั้งหมด →
หน้าแรก > คณิตศาสตร์ > พีชคณิตเชิงเส้น > เครื่องคำนวณเลขชี้กำลังเมทริกซ์