Математика

Сингулярные числа и обусловленность матрицы 2×2

Вычисляет два сингулярных числа невырожденной вещественной матрицы и её число обусловленности в норме 2.

∑быстрый расчёт
онлайн
Введите данные
Данные не отправляются на сервер
Результат
Наибольшее сингулярное число3
Наименьшее сингулярное число2
Число обусловленности κ₂1,5
Формула

Как считается результат

Квадраты сингулярных чисел — собственные числа AAᵀ. Большое σ вычисляется из следа и неотрицательной дискриминанты, малое — через σmin=|det A|/σmax, чтобы уменьшить потерю точности при вычитании. κ₂=σmax/σmin.
Пример с тестовыми данными

Элемент a₁₁: 3; Элемент a₁₂: 0; Элемент a₂₁: 0; Элемент a₂₂: 2

Наибольшее сингулярное число: 3; Наименьшее сингулярное число: 2; Число обусловленности κ₂: 1,5
О расчёте

Как пользоваться
калькулятором

Вычисляет два сингулярных числа невырожденной вещественной матрицы и её число обусловленности в норме 2.

Квадраты сингулярных чисел — собственные числа AAᵀ. Большое σ вычисляется из следа и неотрицательной дискриминанты, малое — через σmin=|det A|/σmax, чтобы уменьшить потерю точности при вычитании. κ₂=σmax/σmin.

  1. 01
    Подготовьте данные

    Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: элемент a₁₁; элемент a₁₂; элемент a₂₁; элемент a₂₂.

  2. 02
    Проверьте единицы и условия

    Вещественная невырожденная матрица 2×2. Полное SVD с матрицами U,V не строится; вырожденный случай имеет бесконечную обусловленность и отклоняется явно. При почти нулевом определителе и огромном динамическом диапазоне нужна более устойчивая масштабированная реализация.

  3. 03
    Прочитайте результат

    κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂.

Подробное объяснение

Как читать результат

Расшифровка показателей, пример вычисления и ограничения метода — без лишних терминов.

01

Что означают результаты

κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂.

02

Когда модель применима

Вещественная невырожденная матрица 2×2. Полное SVD с матрицами U,V не строится; вырожденный случай имеет бесконечную обусловленность и отклоняется явно. При почти нулевом определителе и огромном динамическом диапазоне нужна более устойчивая масштабированная реализация.

Разбор по шагам

Пример расчёта

Пример 1
Исходные данные
Элемент a₁₁: 3; Элемент a₁₂: 0; Элемент a₂₁: 0; Элемент a₂₂: 2
Вычисление
Квадраты сингулярных чисел — собственные числа AAᵀ. Большое σ вычисляется из следа и неотрицательной дискриминанты, малое — через σmin=|det A|/σmax, чтобы уменьшить потерю точности при вычитании. κ₂=σmax/σmin. Наибольшее сингулярное число: после вычисления по описанной формуле получаем 3. Наименьшее сингулярное число: после вычисления по описанной формуле получаем 2. Число обусловленности κ₂: после вычисления по описанной формуле получаем 1,5.
Результат
Наибольшее сингулярное число: 3; Наименьшее сингулярное число: 2; Число обусловленности κ₂: 1,5

κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂.

Пример 2
Исходные данные
Элемент a₁₁: 3; Элемент a₁₂: 1; Элемент a₂₁: 0; Элемент a₂₂: 2
Вычисление
Наибольшее сингулярное число: после вычисления по описанной формуле получаем 3,256616538. Наименьшее сингулярное число: после вычисления по описанной формуле получаем 1,842402976. Число обусловленности κ₂: после вычисления по описанной формуле получаем 1,767591879.
Результат
Наибольшее сингулярное число: 3,256616538; Наименьшее сингулярное число: 1,842402976; Число обусловленности κ₂: 1,767591879

Этот вариант использует другие исходные данные: Элемент a₁₂ — 1. κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂.

Формула и обозначения

Квадраты сингулярных чисел — собственные числа AAᵀ. Большое σ вычисляется из следа и неотрицательной дискриминанты, малое — через σmin=|det A|/σmax, чтобы уменьшить потерю точности при вычитании. κ₂=σmax/σmin.

first — элемент a₁₁.

second — элемент a₁₂.

third — элемент a₂₁.

fourth — элемент a₂₂.

Практическое применение

Вычисляет два сингулярных числа невырожденной вещественной матрицы и её число обусловленности в норме 2. Квадраты сингулярных чисел — собственные числа AAᵀ. Большое σ вычисляется из следа и неотрицательной дискриминанты, малое — через σmin=|det A|/σmax, чтобы уменьшить потерю точности при вычитании. κ₂=σmax/σmin.

κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂.

Частые ошибки

Используйте исходные величины именно для рассматриваемого случая: элемент a₁₁; элемент a₁₂; элемент a₂₁; элемент a₂₂.

Вещественная невырожденная матрица 2×2. Полное SVD с матрицами U,V не строится; вырожденный случай имеет бесконечную обусловленность и отклоняется явно. При почти нулевом определителе и огромном динамическом диапазоне нужна более устойчивая масштабированная реализация.

Источники и допущения

Основание расчёта

Метод, правило или ставка сверены с указанным источником. Последняя проверка этой реализации: 2026-09-30.

SciPy: сингулярные числа матрицы ↗
Коротко о главном

Вопросы
и ответы

Что показывает «наибольшее сингулярное число»?+

κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂.

Как проверить расчёт на конкретном примере?+

Элемент a₁₁: 3; Элемент a₁₂: 0; Элемент a₂₁: 0; Элемент a₂₂: 2. Наибольшее сингулярное число: 3; Наименьшее сингулярное число: 2; Число обусловленности κ₂: 1,5. Квадраты сингулярных чисел — собственные числа AAᵀ. Большое σ вычисляется из следа и неотрицательной дискриминанты, малое — через σmin=|det A|/σmax, чтобы уменьшить потерю точности при вычитании. κ₂=σmax/σmin.

Какие ограничения есть у метода?+

Вещественная невырожденная матрица 2×2. Полное SVD с матрицами U,V не строится; вырожденный случай имеет бесконечную обусловленность и отклоняется явно. При почти нулевом определителе и огромном динамическом диапазоне нужна более устойчивая масштабированная реализация.

Можно ли изменить исходные данные и сравнить варианты?+

Да. κ₂≥1 показывает чувствительность линейной задачи к некоторым возмущениям, не число гарантированно потерянных цифр в любом расчёте. Умножение всей матрицы на ненулевой скаляр меняет оба σ, но не κ₂. Сравнивайте варианты в одинаковых единицах и при неизменных допущениях: Вещественная невырожденная матрица 2×2. Полное SVD с матрицами U,V не строится; вырожденный случай имеет бесконечную обусловленность и отклоняется явно. При почти нулевом определителе и огромном динамическом диапазоне нужна более устойчивая масштабированная реализация.