1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Вычисление обратной матрицы в Microsoft Excel

Вычисление обратной матрицы в Microsoft Excel

Обратная матрица в Microsoft Excel

Приложение Excel выполняет целый ряд вычислений, связанных с матричными данными. Программа обрабатывает их, как диапазон ячеек, применяя к ним формулы массива. Одно из таких действий – это нахождение обратной матрицы. Давайте выясним, что представляет собой алгоритм данной процедуры.

Обратная матрица в Excel

Матрица, для которой вы хотите вычислить обратное значение, должна быть квадратной матрицей. Это означает, что матрица должна иметь одинаковое количество строк и столбцов. Определитель для матрицы не должен быть нулевым. Если оно равно нулю, вы можете найти обратную матрицу. Теоретическая формула для вычисления обратной матрицы A выглядит следующим образом:

| | = Определитель матрицы А.

(прил. A) = присоединенный к матрице A.

Если мы поместим оба эти значения в приведенную выше формулу, мы сможем получить инверсию любой матрицы A. Иногда становится очень утомительно вычислять обратную матрицу. Математики будут рады узнать, есть ли какая-либо функция, которая может работать для них, и вычислить обратную матрицу для них.

Функция MINVERSE для вычисления обратной матрицы

Функция Excel MINVERSE позволяет пользователю вычислять инверсию любой квадратной матрицы, которая имеет ненулевой определитель. Обращенная матрица имеет размер, равный размеру исходной матрицы. Рассчитанная обратная матрица имеет такой же размер, как и исходная матрица.

Синтаксис:

Аргумент:

массив — это массив значений, представляющих матрицу.

В этой статье мы увидим, как вычислить обратную квадратную матрицу.

Примеры обратной матрицы в Excel

Давайте разберемся, как создать обратную матрицу в Excel, на нескольких примерах.

Вы можете скачать этот шаблон обратной матрицы Excel здесь — шаблон обратной матрицы Excel

Пример # 1 — Вычислить инверсию матрицы 2X2

Матрица 2X2 имеет две строки и два столбца. Предположим, у нас есть квадратная матрица 2X2, как показано на рисунке ниже.

Шаг 1: Определите диапазон из 4 ячеек (поскольку у нас есть матрица 2X2) в том же листе Excel, который будет содержать обратную матрицу A. Здесь я выбрал ячейки A1: C5 в качестве диапазона для обратной матрицы A.

Это диапазоны, в которых будет вычисляться обратная матрица А.

Шаг 2: В ячейке B4 начните вводить формулу для обратной матрицы = MINV . Вы увидите диапазон формул, связанных с ключевым словом. Дважды щелкните мышью, чтобы выбрать МИНВЕРС из них, чтобы можно было вычислить инверсию матрицы А. Обязательно выбрать все ячейки, в которых будет вычисляться ваша инверсия.

Шаг 3: Укажите аргумент массива для функции MINVERSE как B1: C2 и закройте скобки, чтобы завершить формулу. Обратите внимание, что массив, который мы предоставляем в качестве аргумента функции MINVERSE, состоит из ячеек, которые имеют значения для исходной матрицы A.

Читайте так же:
Замена дисплейного модуля на Huawei Honor 8A

Шаг 4: Чтобы увидеть результат формулы каждый раз, когда нам нужно нажать клавишу Enter. Но в этом случае вам нужно нажать клавиши Ctrl + Shift + Enter, чтобы формула была преобразована в формулу массива, которая выглядит следующим образом (= MINVERSE (B1: C2)) и работает вместе со всеми ячейками, связанными с инверсией A.

Вы можете видеть по ячейкам B1: C2 матрица, обратная к исходной матрице A.

Мы также можем проверить, правильно ли перехвачено обратное, полученное через функцию MINVERSE, или нет. Способ проверить это — умножить матрицы A и A -1 . Умножение должно привести к единичной матрице.

Мы можем добиться умножения матриц с помощью функции MMULT в Excel. Это умножает матрицы. Смотрите вывод в массиве ячеек B1: C5.

Пример № 2 — Вычислить инверсию матрицы 4X4

Шаг 1: Введите матрицу 4X4 в ячейки A1: E4, как показано на скриншоте ниже. Это матрица, для которой нам нужно вычислить обратную матрицу.

Шаг 2: Выберите ячейки от A6 до E9. Это ячейки, в которых мы будем вычислять обратную матрицу 4X4 с именем A.

Шаг 3: Сохраняя все выбранные ячейки, в ячейке B6 начните вводить формулу для обратной матрицы как = MINV . В списке формул, связанных с ключевым словом, дважды щелкните мышью, чтобы выбрать MINVERSE.

Шаг 4: Используйте ссылку на массив B1: E4 в качестве аргумента массива для этой функции и закройте скобки, чтобы завершить формулу.

Шаг 5: Вместо того чтобы нажимать клавишу Enter, как обычно, одновременно нажмите клавиши Ctrl + Shift + Enter, чтобы вычислить обратные значения для всех ячеек в B1: E4. Если вы этого не сделаете, формула не будет преобразована в формулу массива и будет применена только к текущей ячейке, и если вы попытаетесь перетащить ее для других ячеек, это приведет к ошибке.

Вот как мы можем вычислить обратную матрицу в Excel, используя функцию MINVERSE. Мы также можем проверить с помощью функции MMLUT, правильно ли вычислено обратное или нет.

Выберите диапазоны от B1 до E9, где мы можем проверить, является ли умножение этих двух матриц одинаковой или нет.

Это идет как идентичная матрица. Поэтому мы можем сказать, что обратное, которое мы захватили, правильно захвачено. Это из этой статьи. Давайте завернем вещи с некоторыми пунктами, которые будут помнить.

То, что нужно запомнить

  • Если в данной матрице есть пустая ячейка или нечисловое значение, MINVERSE выдаст вам #VALUE! ошибка.
  • В полученной матрице, если вы выберете несколько дополнительных ячеек, вы получите # N / A error.
  • Если данная матрица является особой матрицей (для которой не существует обратной), вы получите #NUM! ошибка.
  • Рекомендуется использовать MINVERSE в качестве формулы массива. В противном случае вы можете получить странные результаты по всем клеткам. Например, получение ошибок значений при перетаскивании формулы по строкам.
  • Если вы не хотите, чтобы она использовалась в качестве формулы массива, вам нужно ввести одну и ту же формулу во все ячейки, чтобы получить результат.
Читайте так же:
Отключение перевода страницы в Яндекс Браузере — руководство

Рекомендуемые статьи

Это руководство по обратной матрице в Excel. Здесь мы обсуждаем Как создать Обратную Матрицу в Excel вместе с практическими примерами и загружаемым шаблоном Excel. Вы также можете просмотреть наши другие предлагаемые статьи —

Функция МОБР

Синтаксис и описание функции МОБР в Excel:

МОБР(массив)
Возвращает обратную матрицу (матрица хранится в массиве).

  • Массив(обязательный аргумент) — числовой массив, содержащий матрицу с одинаковым числом столбцов и строк.

Рассмотрим расчет обратной матрицы посредством функции МОБР на конкретном примере.
Предположим у нас имеется следующая квадратная матрица 3-го порядка:


Выделяем диапазон пустых ячеек E2:G4, куда мы в дальнейшем поместим обратную матрицу.
Не снимая выделения ячеек вводим формулу =МОБР(A2:C4) и нажимаем комбинацию клавиш Ctrl + Shift + Ввод для расчета формулы массива по данному диапазону:


При работе с функцией МОБР могут возникнуть следующие ошибки:

  • В том случае, когда исходная матрица является вырожденной (определитель равен нулю), то функция вернет ошибку #ЧИСЛО!;
  • Если число строк и столбцов в матрице не совпадает, то функция возвратит ошибку #ЗНАЧ!;
  • Функция также вернет ошибку #ЗНАЧ!, если хотя бы один из элементов матрицы является пустым или записан в текстовом виде.

Для вычисления обратной матрицы в MS EXCEL существует специальная функция МОБР() или англ. MINVERSE .

Понятие обратной матрицы определено только для квадратных матриц, определитель которых отличен от нуля.

СОВЕТ: О нахождении определителя матрицы читайте статью Вычисление определителя матрицы в MS EXCEL

Матрица А -1 называется обратной для исходной матрицы А порядка n, если справедливы равенства А -1 *А=Е и А*А -1 =Е, где Е единичная матрица порядка n.

Для вычисления обратной матрицы в MS EXCEL существует специальная функция МОБР() .

Если элементы исходной матрицы 2 х 2 расположены в диапазоне А8:В9, то для получения транспонированной матрицы нужно (см. файл примера ):

  • выделить диапазон 2 х 2, который не пересекается с исходным диапазономА8:В9, например, Е8:F9
  • в Cтроке формул ввести формулу = МОБР (A8:B9) и нажать комбинацию клавиш CTRL+SHIFT+ENTER, т.е. нужно ввести ее как формулу массива (формулу можно ввести прямо в ячейку, предварительно нажав клавишу F2)

Если матрица большей размерности, то перед вводом формулы нужно выделить соответственно больший диапазон ячеек.

Читайте так же:
Графический установщик Arch Linux

Массив может быть задан не только как интервал ячеек, например A8:B9, но и как массив констант, например =МОБР(<5;4: 3;2>) . Запись с использованием массива констант позволяет не указывать элементы в отдельных ячейках, а разместить их в ячейке вместе с функцией. Массив в этом случае указывается по строкам: например, сначала первая строка 5;4, затем через двоеточие записывается следующая строка 3;2. Элементы отделяются точкой с запятой.

Ссылка на массив также может быть указана как ссылка на именованный диапазон.

Некоторые квадратные матрицы не могут быть обращены: в таких случаях функция МОБР() возвращает значение ошибки #ЧИСЛО!. Матрицы не могут быть обращены, у которых определитель равен 0.

Если функция МОБР() вернула значение ошибки #ЗНАЧ!, то либо число строк в массиве не равно числу столбцов, либо какая-либо из ячеек в массиве пуста или содержит текст. Т.е. функция МОБР() пустую ячейку воспринимает не как содержащую 0 (как например, это делает СУММ() ), а как ошибочное значение.

Поиск обратной матрицы в Excel с помощью функции МОБР

Пример 1. Используя пакет Excel, найти обратную матрицу для матрицы, приведенной в таблице 1.

Исходные данные
12
34

Для решения данной задачи открывает пакет Excel, в произвольной ячейке вводим исходные данные, дальше выбираем функцию МОБР. В качестве массива выбираем диапазон с введенными данными и контролируем полученный результат. В Excel общий вид функции выглядит следующим образом:

МОБР.

Рисунок 1 – Результат расчета.

Выполнение расчетов

Вычисление обратной матрицы в Excel возможно только в том случае, если первичная матрица является квадратной, то есть количество строк и столбцов в ней совпадает. Кроме того, её определитель не должен быть равен нулю. Для вычисления применяется функция массива МОБР. Давайте на простейшем примере рассмотрим подобное вычисление.

Расчет определителя

Прежде всего, вычислим определитель, чтобы понять, имеет первичный диапазон обратную матрицу или нет. Это значение рассчитывается при помощи функции МОПРЕД.

  1. Выделяем любую пустую ячейку на листе, куда будут выводиться результаты вычислений. Жмем на кнопку «Вставить функцию», размещенную около строки формул.
  2. Запускается Мастер функций. В перечне записей, который он представляет, ищем «МОПРЕД», выделяем этот элемент и жмем на кнопку «OK».
  3. Открывается окно аргументов. Ставим курсор в поле «Массив». Выделяем весь диапазон ячеек, в котором расположена матрица. После того, как его адрес появился в поле, жмем на кнопку «OK».
  4. Программа производит расчет определителя. Как видим, для нашего конкретного случая он равен – 59, то есть не тождественен нулю. Это позволяет сказать, что у данной матрицы существует обратная.
Читайте так же:
Что значит очистка не выключайте компьютер?

как сделать обратную матрицу в excel 2010

Расчет обратной матрицы

Теперь можно преступить к непосредственному расчету обратной матрицы.

  1. Выделяем ячейку, которая должна стать верхней левой ячейкой обратной матрицы. Переходим в Мастер функций, кликнув по значку слева от строки формул.
  2. В открывшемся списке выбираем функцию МОБР. Жмем на кнопку «OK».
  3. В поле «Массив», открывшегося окна аргументов функции, устанавливаем курсор. Выделяем весь первичный диапазон. После появления его адреса в поле, жмем на кнопку «OK».
  4. Как видим, появилось значение только в одной ячейке, в которой была формула. Но нам нужна полноценная обратная функция, поэтому следует скопировать формулу в другие ячейки. Выделяем диапазон, равнозначный по горизонтали и вертикали исходному массиву данных. Жмем на функциональную клавишу F2, а затем набираем комбинацию Ctrl+Shift+Enter. Именно последняя комбинация предназначена для обработки массивов.
  5. Как видим, после этих действий обратная матрица вычислена в выделенных ячейках.

как сделать обратную матрицу в excel 2010

На этом расчет можно считать завершенным.

Если вы производите расчет определителя и обратной матрицы только при помощи ручки и бумаги, то над этим вычислением, в случае работы над сложным примером, можно ломать голову очень долго. Но, как видим, в программе Эксель данные вычисления производятся очень быстро, независимо от сложности поставленной задачи. Для человека, который знаком с алгоритмом подобных расчетов в этом приложении, все вычисление сводится к чисто механическим действиям.

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.

Задайте свой вопрос в комментариях, подробно расписав суть проблемы. Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Помогла ли вам эта статья?

8 июня 2013 Автор: Бакытжан

Нахождение обратной матрицы всегда вызывало большие затруднения у учащихся, так как это был очень трудоемкий процесс. И вот такое задание вполне по силам EXCEL.

Прежде всего, уясним одно правило: Матрица имеет обратную только тогда, когда ее определитель не равен нулю. А вот и задание: найдите матрицу, обратную к матрице А, где

как сделать обратную матрицу в excel 2010

Вычислять определитель этой матрицы мы умеем. Я его уже вычислил.

как сделать обратную матрицу в excel 2010

Он оказался равен -4, а это значит, что у нашей матрицы есть обратная (если бы определитель оказался равен нулю, то мы сказали бы что матрица не имеет обратную и немедленно прекратили все вычисления). Теперь отметим ячейку, с которой начнем записывать ответ. Я отметил ячейку E1. Нажимаем Формулы, затем Математические и в появившемся окне находим МОБР

как сделать обратную матрицу в excel 2010

как сделать обратную матрицу в excel 2010

После нажатия появляется вот такое окно, в котором надо вписать адреса ячеек, в которых находятся элементы матрицы в Массив

У нас элементы записаны в ячейки начиная с А1 и заканчивая в С3 , поэтому так и записываем (смотрите картинку)

Читайте так же:
Как поставить нумерацию страниц в openoffice

как сделать обратную матрицу в excel 2010

Если все сделали правильно, то автоматически заполнится место, обведенное красным и запишется ответ, который обведен черным. В таком виде ответ трудно переваривать и поэтому нажимаем ОК. В ячейке, которую мы застолбили под ответ, появилось число 3, Это только первый элемент полученной обратной матрицы.

как сделать обратную матрицу в excel 2010

Чтобы виден был весь ответ, выполняем следующие действия: Начиная с ячейки Е1 выделяем три строчки и три столбца (именно столько было у исходной матрицы и столько же будет у обратной)

как сделать обратную матрицу в excel 2010

нажимаем клавишу F2, а затем на одновременно на три клавиши Ctrl+Shift+Enter.

как сделать обратную матрицу в excel 2010

В выделенном месте появляются, теперь уже все, элементы обратной матрицы. Если Вы сохраните этот документ, то в следующий раз можете воспользоваться плодами своего труда. Так, меняя элементы исходной матрицы, Вы автоматически получаете для нее же обратную матрицу.

На этом все. Крепких вам знаний.

Рубрика: EXCEL в помощь, Статьи.
Метки: EXCEL, ИКТ, матрица, обратная матрица

Навигация по записям

Как вычислить определитель при помощи MS EXCEL

В программе Excel с матрицей можно работать как с диапазоном. То есть совокупностью смежных ячеек, занимающих прямоугольную область.

Адрес матрицы – левая верхняя и правая нижняя ячейка диапазона, указанные черед двоеточие.

Находим значение определителя

Чтобы выполнить это действие, необходимо воспользоваться функцией МОПРЕД. Как именно это делается, рассмотрим на примере:

  1. Записываем квадратную матрицу в любом свободном месте.
  2. Выбираем свободную ячейку, после чего находим напротив строки формул кнопку «fx» («Вставить функцию») и кликаем по ней ЛКМ.
  1. Должно открыться окно, где в строке «Категория:» останавливаемся на «Математические», а ниже выбираем функцию МОПРЕД. Соглашаемся с выполненными действиями кликнув по кнопке «ОК».
  2. Далее в открывшемся окне заполняем координаты массива.

Совет! Заполнить адресацию можно одним из двух способов: вручную или кликнув кнопкой мыши в месте ввода информации о массиве и, определив выделением зоны место расположения квадратной матрицы, получить адрес массива автоматически.

  1. После проверки введенных ручным или автоматическим образом данных жмите «ОК».
  1. После всех проведенных манипуляций свободная ячейка должна отобразить определитель матрицы, значение которого понадобится для нахождения обратной матрицы. Как видно по скриншоту, после вычислений получилось число 338, а, следовательно, потому как определитель не равен 0, то обратная матрица существует.

Примеры

Пример 1. МОБР

Пример 2. МОБР

Чтобы указанные выше формулы вычислялись правильно, нужно вводить их в виде формул массивов. После ввода формулы нажмите ввод, если у вас есть текущая Microsoft 365 подписка. в противном случае нажмите CTRL+SHIFT+ВВОД. Если формула не будет введена как формула массива, возвращается единственный результат.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector