🧮 RREF-Rechner (Matrix)

Gib die Koeffizienten eines Systems aus drei linearen Gleichungen mit drei Unbekannten (x, y, z) ein. Der Rechner überführt die zugehörige Matrix Schritt für Schritt mittels Gauss-Jordan-Elimination in die reduzierte Zeilenstufenform (RREF) und liest daraus die Lösung ab.

Solution: x 5
Solution: y 3
Solution: z -2

Formula

RREF via Gauss-Jordan-Elimination: jeder Pivot wird 1, jeder andere Wert in dieser Spalte wird 0

Der Rechner wandelt das System in eine erweiterte Matrix um (die Koeffizienten plus die Konstanten) und arbeitet Spalte für Spalte: Er wählt eine Pivotzeile, skaliert sie so, dass der Pivot 1 wird, und subtrahiert Vielfache dieser Zeile von allen anderen Zeilen, bis der Rest der Spalte 0 ist. Ergibt das Ergebnis die Einheitsmatrix in den ersten drei Spalten, steht die Lösung direkt in der letzten Spalte; andernfalls ist das System abhängig oder widersprüchlich.

Steps

  1. 1Gib die Koeffizienten und Konstanten jeder der drei Gleichungen ein.
  2. 2Der Rechner führt die Gauss-Jordan-Elimination durch, bis die Matrix in RREF vorliegt.
  3. 3Lies x, y und z direkt ab, wenn die letzte Spalte eine eindeutige Lösung enthält.

Erlaubte Zeilenoperationen bei der Gauss-Jordan-Elimination

OperationBeispielEffekt
Zeilen tauschenR1 ↔ R2Ändert die Reihenfolge, nicht die Lösung
Zeile skalierenR1 → R1 ÷ 2Setzt den Pivot auf 1
Zeile addieren/subtrahierenR2 → R2 − 3×R1Setzt andere Werte in der Spalte auf 0

Diese drei Operationen ändern nie die Lösung des Systems, nur das Erscheinungsbild der Matrix.

limitations

  • Dieser Rechner unterstützt nur Systeme mit genau drei Gleichungen und drei Unbekannten.

commonMistakes

  • Vergessen, für eine Variable, die in einer Gleichung nicht vorkommt, den Koeffizienten 0 einzugeben.
  • Annehmen, dass eine Nicht-Einheitsmatrix immer einen Fehler bedeutet, obwohl es sich einfach um ein abhängiges oder widersprüchliches System handeln kann.
  • Die Zeilenreihenfolge beim manuellen Überprüfen eines Zwischenschritts durcheinanderbringen.

useCases

  • Ein System aus drei Gleichungen mit drei Unbekannten für den Lineare-Algebra-Kurs lösen.
  • Hausaufgaben oder eine Prüfung kontrollieren, ohne die Zwischenschritte von Hand aufzuschreiben.
  • Schnell prüfen, ob ein System eine eindeutige, unendlich viele oder keine Lösungen hat.