Cramer's Rule Calculator
Solve systems of 2 or 3 linear equations using Cramer's rule. Enter coefficients, get step-by-step determinant calculations with animated matrix visualization, geometric interpretation graph, and the complete solution.
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Cramer's Rule Calculator
克拉瑪法則計算機(Cramer's Rule Calculator)使用行列式求解 2 元或 3 元線性方程組。輸入係數矩陣與常數向量,即可獲得完整解答,包含逐步行列式計算、以動畫呈現欄位替換的矩陣視覺化,以及 2×2 方程組的幾何解釋圖。克拉瑪法則是線性代數中的基礎技巧,將每個變數表示為兩個行列式的比值。
What Is Cramer's Rule?
克拉瑪法則是線性代數中的一項定理,只要方程組的方程式數量與未知數數量相同且有唯一解,就能提供求解該線性方程組的明確公式。此法則以瑞士數學家加百列・克拉瑪(Gabriel Cramer,1704–1752)命名,利用行列式將每個變數表示為比值:
$$x_i = \frac{D_i}{D}$$
其中 \(D\) 是係數矩陣的行列式,\(D_i\) 是將係數矩陣的第 \(i\) 欄替換為常數向量後所形成的行列式。
Key Concepts
Cramer's Rule Formulas
For a 2×2 System
Given the system:
$$a_1x + b_1y = c_1$$ $$a_2x + b_2y = c_2$$
| Determinant | Formula | Description |
|---|---|---|
| \(D\) | \(\begin{vmatrix} a_1 & b_1 \\ a_2 & b_2 \end{vmatrix} = a_1 b_2 - b_1 a_2\) | Coefficient matrix determinant |
| \(D_x\) | \(\begin{vmatrix} c_1 & b_1 \\ c_2 & b_2 \end{vmatrix} = c_1 b_2 - b_1 c_2\) | Replace x-column with constants |
| \(D_y\) | \(\begin{vmatrix} a_1 & c_1 \\ a_2 & c_2 \end{vmatrix} = a_1 c_2 - c_1 a_2\) | Replace y-column with constants |
Solution: \(x = D_x / D\), \(y = D_y / D\)
For a 3×3 System
3×3 矩陣的行列式是透過沿第一列進行餘因子展開來計算的。每個 \(D_i\) 是透過將對應欄替換為常數向量而形成,解為 \(x_i = D_i / D\)。
When Does Cramer's Rule Work?
| Condition | D Value | Result |
|---|---|---|
| Unique solution | D ≠ 0 | Each variable = D_i / D |
| No solution (inconsistent) | D = 0, some D_i ≠ 0 | Lines/planes are parallel |
| Infinitely many solutions | D = 0, all D_i = 0 | Equations are dependent |
Cramer's Rule vs. Other Methods
| Method | Best For | Limitation |
|---|---|---|
| Cramer's Rule | Small systems (2×2, 3×3), exact symbolic solutions | Slow for large systems (n! complexity) |
| Gaussian Elimination | General systems, large matrices | No closed-form formula |
| Matrix Inverse | Multiple right-hand sides | Requires D ≠ 0, expensive to compute |
| LU Decomposition | Repeated solving, numerical stability | More complex to implement |
How to Use the Cramer's Rule Calculator
- 選擇方程組大小:依您的方程式與未知數數量,選擇 2×2 或 3×3。
- 輸入係數:填入左側的係數矩陣。每一列對應一個方程式,每一欄對應一個變數(x、y、z)。
- 輸入常數:填入右側的常數向量(即每個方程式的右邊)。
- 點擊求解:計算機會計算所有行列式(D、D_x、D_y,以及可能的 D_z),判斷解的類型,並以動畫矩陣視覺化呈現逐步計算過程。
Real-World Applications
| Field | Application | Example |
|---|---|---|
| Engineering | Circuit analysis (Kirchhoff's laws) | Finding currents in a resistor network |
| Economics | Market equilibrium | Supply and demand intersection |
| Physics | Force balance | Finding reaction forces in statics |
| Chemistry | Balancing equations | Stoichiometric coefficients |
| Computer Graphics | Coordinate transformations | Line/plane intersection points |
FAQ
引用此內容、頁面或工具為:
"Cramer's Rule Calculator" 於 https://MiniWebtool.com/zh-tw/克萊姆法則計算機/,來自 MiniWebtool,https://MiniWebtool.com/
by miniwebtool team. Updated: 2026-04-12
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