Транспонирование матрицы, формулы и примеры

В этом уроке мы рассмотрим операцию “транспонирование матрицы” и как она выполняется на Python. Также разберем на примерах свойства этой операции.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Гост по оформлению диплома 2020

Оценим за полчаса!

Транспонирование матрицы

Транспонирование матрицы – это процесс замены строк матрицы на ее столбцы, а столбцов соответственно на строки. Полученная в результате матрица называется транспонированной. Символ операции транспонирования – буква T.

➣ Численный пример

Для исходной матрицы:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Транспонированная будет выглядеть так:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

➤ Пример на Python

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Физические и химические свойства спиртов

Оценим за полчаса!

Решим задачу транспонирования матрицы на Python. Создадим матрицу A:

>>> A = np.matrix('1 2 3; 4 5 6')
>>> print(A)
[[1 2 3]
[4 5 6]]

Транспонируем матрицу с помощью метода transpose():

>>> A_t = A.transpose()
>>> print(A_t)
[[1 4]
[2 5]
[3 6]]

Существует сокращенный вариант получения транспонированной матрицы, он очень удобен в практическом применении:

>>> print(A.T)
[[1 4]
[2 5]
[3 6]]

Рассмотрим на примерах свойства транспонированных матриц. Операции сложения и умножение матриц, а также расчет определителя более подробно будут рассмотрены в последующих уроках.

Свойство 1. Дважды транспонированная матрица равна исходной матрице:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Численный пример

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Пример на Python

>>> A = np.matrix('1 2 3; 4 5 6')
>>> print(A)
[[1 2 3]
[4 5 6]]

>>> R = (A.T).T
>>> print(R)
[[1 2 3]
[4 5 6]]

Свойство 2. Транспонирование суммы матриц равно сумме транспонированных матриц:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

➣ Численный пример

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

➤Пример на Python

>>> A = np.matrix('1 2 3; 4 5 6')
>>> B = np.matrix('7 8 9; 0 7 5')
>>> L = (A + B).T
>>> R = A.T + B.T
>>> print(L)
[[ 8  4]
[10 12]
[12 11]]
>>> print(R)
[[ 8  4]
[10 12]
[12 11]]

Свойство 3. Транспонирование произведения матриц равно произведению транспонированных матриц расставленных в обратном порядке:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Численный пример

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

➤ Пример на Python

>>> A = np.matrix('1 2; 3 4')
>>> B = np.matrix('5 6; 7 8')
>>> L = (A.dot(B)).T
>>> R = (B.T).dot(A.T)
>>> print(L)
[[19 43]
[22 50]]
>>> print(R)
[[19 43]
[22 50]]

В данном примере, для умножения матриц, использовалась функция dot()из библиотеки Numpy.

Свойство 4. Транспонирование произведения матрицы на число равно произведению этого числа на транспонированную матрицу:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

➣ Численный пример

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

➤ Пример на Python

>>> A = np.matrix('1 2 3; 4 5 6')
>>> k = 3
>>> L = (k * A).T
>>> R = k * (A.T)
>>> print(L)
[[ 3 12]
[ 6 15]
[ 9 18]]
>>> print(R)
[[ 3 12]
[ 6 15]
[ 9 18]]

  • Свойство 5. Определители исходной и транспонированной матрицы совпадают:
  • ➣ Численный пример
  • ➤ Пример на Python

>>> A = np.matrix('1 2; 3 4')
>>> A_det = np.linalg.det(A)
>>> A_T_det = np.linalg.det(A.T)
>>> print(format(A_det, '.9g'))
-2
>>> print(format(A_T_det, '.9g'))
-2

Ввиду особенностей Python при работе с числами с плавающей точкой, в данном примере вычисления определителя рассматриваются только первые девять значащих цифр после запятой (за это отвечает параметр  ‘.9g’).

P.S.

Вводные уроки по “Линейной алгебре на Python” вы можете найти соответствующей странице нашего сайта. Все уроки по этой теме собраны в книге “Линейная алгебра на Python”.

Если вам интересна тема анализа данных, то мы рекомендуем ознакомиться с библиотекой Pandas.  Для начала вы можете познакомиться с вводными уроками.

Все уроки по библиотеке Pandas собраны в книге “Pandas. Работа с данными”.

Источник: https://devpractice.ru/python-linalg-lesson2-transpose-matrix/

Транспонирование матрицы в программе Microsoft Excel

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

При работе с матрицами иногда нужно их транспонировать, то есть, говоря простыми словами, перевернуть. Конечно, можно перебить данные вручную, но Эксель предлагает несколько способов сделать это проще и быстрее. Давайте разберем их подробно.

Процесс транспонирования

Транспонирование матрицы – это процесс смены столбцов и строк местами. В программе Excel имеется две возможности проведения транспонирования: используя функцию ТРАНСП и при помощи инструмента специальной вставки. Рассмотрим каждый из этих вариантов более подробно.

Способ 1: оператор ТРАНСП

Функция ТРАНСП относится к категории операторов «Ссылки и массивы». Особенностью является то, что у неё, как и у других функций, работающих с массивами, результатом выдачи является не содержимое ячейки, а целый массив данных. Синтаксис функции довольно простой и выглядит следующим образом:

  • =ТРАНСП(массив)
  • То есть, единственным аргументом данного оператора является ссылка на массив, в нашем случае матрицу, который следует преобразовать.
  • Посмотрим, как эту функцию можно применить на примере с реальной матрицей.
  1. Выделяем незаполненную ячейку на листе, планируемую сделать крайней верхней левой ячейкой преобразованной матрицы. Далее жмем на значок «Вставить функцию», который расположен вблизи строки формул.
  2. Транспонирование матрицы, формулы и примеры

  3. Производится запуск Мастера функций. Открываем в нем категорию «Ссылки и массивы» или «Полный алфавитный перечень». После того, как отыскали наименование «ТРАНСП», производим его выделение и жмем на кнопку «OK».
  4. Транспонирование матрицы, формулы и примеры

  5. Происходит запуск окна аргументов функции ТРАНСП. Единственному аргументу данного оператора соответствует поле «Массив». В него нужно внести координаты матрицы, которую следует перевернуть. Для этого устанавливаем курсор в поле и, зажав левую кнопку мыши, выделяем весь диапазон матрицы на листе. После того, как адрес области отобразился в окне аргументов, щелкаем по кнопке «OK».
  6. Транспонирование матрицы, формулы и примеры

  7. Но, как видим, в ячейке, которая предназначена для вывода результата, отображается некорректное значение в виде ошибки «#ЗНАЧ!». Это связано с особенностями работы операторов массивов. Чтобы исправить эту ошибку, выделяем диапазон ячеек, в котором число строк должно быть равным количеству столбцов первоначальной матрицы, а число столбцов – количеству строк. Подобное соответствие очень важно для того, чтобы результат отобразился корректно. При этом, ячейка, в которой содержится выражение «#ЗНАЧ!» должна быть верхней левой ячейкой выделяемого массива и именно с неё следует начинать процедуру выделения, зажав левую кнопку мыши. После того, как вы провели выделение, установите курсор в строку формул сразу же после выражения оператора ТРАНСП, которое должно отобразиться в ней. После этого, чтобы произвести вычисление, нужно нажать не на кнопку Enter, как принято в обычных формулах, а набрать комбинацию Ctrl+Shift+Enter.
  8. Транспонирование матрицы, формулы и примеры

  9. После этих действий матрица отобразилась так, как нам надо, то есть, в транспонированном виде. Но существует ещё одна проблема. Дело в том, что теперь новая матрица представляет собой связанный формулой массив, который нельзя изменять. При попытке произвести любое изменение с содержимым матрицы будет выскакивать ошибка. Некоторых пользователей такое положение вещей вполне удовлетворяет, так как они не собираются производить изменения в массиве, а вот другим нужна матрица, с которой полноценно можно работать.

    Чтобы решить данную проблему, выделяем весь транспонированный диапазон. Переместившись во вкладку «Главная» щелкаем по пиктограмме «Копировать», которая расположена на ленте в группе «Буфер обмена». Вместо указанного действия можно после выделения произвести набор стандартного сочетания клавиш для копирования Ctrl+C.

  10. Транспонирование матрицы, формулы и примеры

  11. Затем, не снимая выделения с транспонированного диапазона, производим клик по нему правой кнопкой мыши. В контекстном меню в группе «Параметры вставки» щелкаем по иконке «Значения», которая имеет вид пиктограммы с изображением чисел.
    Транспонирование матрицы, формулы и примеры

    Вслед за этим формула массива ТРАНСП будет удалена, а в ячейках останутся только одни значения, с которыми можно работать так же, как и с исходной матрицей.

Читайте также:  Кислород и его характеристики

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Урок: Мастер функций в Экселе

Способ 2: транспонирование матрицы с помощью специальной вставки

Кроме того, матрицу можно транспонировать с помощью одного элемента контекстного меню, который носит название «Специальная вставка».

  1. Выделяем исходную матрицу курсором, зажав левую кнопку мыши. Далее, перейдя во вкладку «Главная», щелкаем по пиктограмме «Копировать», размещенной в блоке настроек «Буфер обмена».
    Транспонирование матрицы, формулы и примеры

    Вместо этого можно сделать и по-другому. Выделив область, кликаем по ней правой кнопкой мыши. Активируется контекстное меню, в котором следует выбрать пункт «Копировать».

    Транспонирование матрицы, формулы и примеры

    В виде альтернативы двум предыдущим вариантам копирования, можно после выделения произвести набор комбинации горячих клавиш Ctrl+C.

  2. Выбираем на листе незаполненную ячейку, которая должна стать крайним верхним левым элементом транспонированной матрицы. Производим щелчок по ней правой кнопкой мыши. Вслед за этим активируется контекстное меню. В нем выполняем перемещение по пункту «Специальная вставка». Появляется ещё одно небольшое меню. В нем также имеется пункт под названием «Специальная вставка…». Кликаем по нему. Также можно, совершив выделение, вместо вызова контекстного меню набрать на клавиатуре комбинацию Ctrl+Alt+V.
  3. Активируется окно специальной вставки. Тут представлено много вариантов выбора, как именно можно вставить ранее скопированные данные. В нашем случае нужно оставить практически все настройки по умолчанию. Только около параметра «Транспонировать» следует установить галочку. Затем требуется нажать на кнопку «OK», которая размещена в нижней части данного окошка.
  4. После этих действий транспонированная матрица отобразится в заранее выбранной части листа. В отличие от предыдущего способа, мы уже получили полноценную матрицу, которую можно изменять, как и исходник. Никакой дальнейшей доработки или преобразований не требуется.
  5. Но при желании, если первоначальная матрица вам не нужна, её можно удалить. Для этого выделяем её курсором, зажав левую кнопку мыши. Затем выполняем щелчок по выделенному элементу правой кнопкой. В контекстном меню, которое откроется вслед за этим, выбираем пункт «Очистить содержимое».
  1. После указанных действий на листе останется только преобразованная матрица.

Этими же двумя способами, о которых шла речь выше, можно транспонировать в Excel не только матрицы, но и полноценные таблицы. Процедура при этом будет практически идентичной.

Урок: Как перевернуть таблицу в Экселе

Итак, мы выяснили, что в программе Excel матрицу можно транспонировать, то есть, перевернуть, поменяв столбцы и строчки местами, двумя способами. Первый вариант предполагает использование функции ТРАНСП, а второй – инструменты специальной вставки.

По большому счету конечный результат, который получается при использовании обоих этих способов, ничем не отличается. Оба метода работают практически в любой ситуации. Так что при выборе варианта преобразования, на первый план выходят личные предпочтения конкретного пользователя.

То есть, какой из данных способов для вас лично удобнее, тот и используйте.

Мы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.

Опишите, что у вас не получилось.
Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

Помогла ли вам эта статья?

ДА НЕТ

Источник: https://lumpics.ru/transposition-of-matrix-in-excel/

Действие третье. Транспонирование матрицы

  • Для того чтобы транспонировать матрицу, нужно ее строки записать в столбцы транспонированной матрицы.
  • Пример: Транспонировать матрицу Транспонирование матрицы, формулы и примеры
  • Строка здесь всего одна и, согласно правилу, её нужно записать в столбец:

Пошаговый пример: Транспонировать матрицу Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Сначала переписываем первую строку в первый столбец:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры Транспонирование матрицы, формулы и примеры

И, наконец, переписываем третью строку в третий столбец:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Готово. Грубо говоря, транспонировать – это значит повернуть матрицу набок.

Действие четвертое. Сумма (разность) матриц.

Сумма матриц действие несложное. НЕ ВСЕ МАТРИЦЫ МОЖНО СКЛАДЫВАТЬ. Для выполнения сложения (вычитания) матриц, необходимо, чтобы они были ОДИНАКОВЫМИ ПО РАЗМЕРУ.

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

  1. Пример: Сложить матрицы и
  2. Для того чтобы сложить матрицы, необходимо сложить их соответствующие элементы:
  3. Для разности матриц правило аналогичное, необходимо найти разность соответствующих элементов.
  4. Пример: Найти разность матриц ,
  5. А как решить данный пример проще, чтобы не запутаться? Целесообразно избавиться от лишних минусов, для этого внесем минус в матрицу :

Примечание: в теории высшей математики школьного понятия «вычитание» нет. Вместо фразы «из этого вычесть это» всегда можно сказать «к этому прибавить отрицательное число». То есть, вычитание – это частный случай сложения.

Действие пятое. Умножение матриц.

Чем дальше в лес, тем толще партизаны. Скажу сразу, правило умножения матриц выглядит очень странно, и объяснить его не так-то просто, но я все-таки постараюсь это сделать, используя конкретные примеры.

  • Какие матрицы можно умножать?
  • Чтобы матрицу можно было умножить на матрицу необходимо, чтобы число столбцов матрицы равнялось числу строк матрицы .
  • Пример: Можно ли умножить матрицу на матрицу ?
  • , значит, умножать данные матрицы можно.
  • А вот если матрицы переставить местами, то, в данном случае, умножение уже невозможно!
  • , следовательно, выполнить умножение невозможно, и вообще, такая запись не имеет смысла
  • Не так уж редко встречаются задания с подвохом, когда студенту предлагается умножить матрицы, умножение которых заведомо невозможно.
  • Следует отметить, что в ряде случаев можно умножать матрицы и так, и так. Например, для матриц, и возможно как умножение , так и умножение
  1. Как умножить матрицы?
  2. Умножение матриц лучше объяснить на конкретных примерах, так как строгое определение введет в замешательство (или помешательство) большинство читателей.
  3. Начнем с самого простого:
  4. Пример: Умножить матрицу на матрицу Я буду сразу приводить формулу для каждого случая:
  5. – попытайтесь сразу уловить закономерность.
  6. Пример сложнее:
  7. Умножить матрицу на матрицу
  8. Формула:
  9. В результате получена так называемая нулевая матрица.
  10. Попробуйте самостоятельно выполнить умножение (правильный ответ ).

Обратите внимание, что ! Это почти всегда так!

Таким образом, переставлять матрицы в произведении нельзя!

Если в задании предложено умножить матрицу на матрицу , то и умножать нужно именно в таком порядке. Ни в коем случае не наоборот.

  • Переходим к матрицам третьего порядка:
  • Умножить матрицу на матрицу
  • Формула очень похожа на предыдущие формулы:
  • А теперь попробуйте самостоятельно разобраться в умножении следующих матриц:
  • Умножьте матрицу на матрицу
  • Вот готовое решение, но постарайтесь сначала в него не заглядывать!
  • Будет время, распишу подробнее

Источник: https://cyberpedia.su/12×10775.html

Транспонирование матрицы и таблицы в Excel

Зачастую у нас в работе возникает необходимость перевернуть данные — из строк сделать столбцы и наоборот.
Рассмотрим различные способы транспонирования матрицы или таблицы в Excel.

Предположим, что у нас имеется следующая матрица, которую мы хотим транспонировать:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры
Разберем 2 способа транспонирования матрицы в Excel: с помощью специальной вставки и с помощью функции ТРАНСП.

Способ 1. Транспонирование с помощью специальной вставки

Чтобы транспонировать матрицу выделяем диапазон ячеек A2:C5, в котором находится матрица.
Нажимаем правой кнопкой мыши на выделенный диапазон и в всплывающем окне выбираем Копировать (или нажимаем комбинацию клавиш Ctrl + C).

Переходим в ячейку, куда хотим вставить транспонированную матрицу, нажимаем правую кнопку мыши и выбираем Специальная вставка -> Транспонировать (или нажимаем комбинацию клавиш Ctrl + Alt + V и выбираем Транспонировать):

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Транспонирование матрицы, формулы и примеры
Элементы транспонированной матрицы представляют собой вставленные значения, другими словами полученная транспонированная матрица не является динамической и при изменении элементов исходной матрицы элементы транспонированной меняться не будут.
Чтобы этого избежать воспользуемся другим инструментом Excel — функцией ТРАНСП.

Способ 2. Транспонирование с помощью функции ТРАНСП

Синтаксис и описании функции транспонирования:

ТРАНСП(массив)
Преобразует вертикальный диапазон ячеек в горизонтальный, или наоборот.

  • Массив (обязательный аргумент) — массив (диапазон ячеек), для которого применяется транспонирование.

Выделим диапазон пустых ячеек E2:H4, в которых будет находиться транспонированная матрица.
Не снимая выделения с пустых ячеек вводим формулу ТРАНСП и в качестве аргумента функции выбираем диапазон ячеек A2:C5, который нужно транспонировать:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры
После ввода формулы =ТРАНСП(A2:C5) нажмите Ctrl + Shift + Ввод, чтобы применить формулу массива ко всем выделенным ячейкам.
В результате получаем транспонированную матрицу:

Транспонирование матрицы, формулы и примеры

Удачи вам и до скорой встречи на страницах блога Tutorexcel.ru!

  • Метод Крамера в Excel
  • Как сохранить файл Excel в формате PDF?

Источник: https://tutorexcel.ru/matematika/transponirovanie-matricy-i-tablicy-v-excel/

Ссылка на основную публикацию