Kies het formaat van de matrix (2×2 tot 4×4) en vul de elementen in het rooster in. Een determinant bestaat alleen voor een vierkante matrix (aantal rijen = aantal kolommen).
Inhoudsopgave
-
Wat je op deze pagina kunt doen
-
Waarvoor is deze berekening handig?
-
Zo werkt het
-
Formule
-
Symbolen en begrippen
-
Handig om vooraf te weten
-
Berekenen met Excel
-
Berekenen met Google Spreadsheets
-
Berekenen met Python
-
De formule in LaTeX en andere wiskundenotaties (om te kopiëren)
-
Zo laat je ChatGPT de berekening doen
-
Kenmerken van DataChef
-
Gerelateerde functies
-
Alle rekenmachines van NumberChef
Wat je op deze pagina kunt doen
- Bereken ter plekke de determinant \(\det(A)\) van een vierkante matrix van 2×2, 3×3 of 4×4
- De stappen volgen de methoden uit het studieboek: “\(ad - bc\)” voor 2×2, de regel van Sarrus voor 3×3 en ontwikkeling naar cofactoren voor 4×4
- Je ziet ook of de matrix inverteerbaar is: als \(\det(A) \neq 0\), bestaat er een inverse
- Een heldere uitleg van de formules en formules om te kopiëren voor Excel, Google Spreadsheets (DETERMINANTMAT) en Python vind je ook op deze pagina
Waarvoor is deze berekening handig?
Bij een stelsel lineaire vergelijkingen met evenveel vergelijkingen als onbekenden heeft het stelsel precies één oplossing als de determinant van de vierkante matrix van de coëfficiënten niet 0 is. Is de determinant 0, dan zijn er geen oplossingen of oneindig veel.
Met de regel van Cramer kun je de oplossing zelfs opschrijven met alleen verhoudingen van determinanten. Dit is een deel van de theorie achter technisch werk waarin enorme aantallen vergelijkingen worden opgelost, zoals bij constructieberekeningen en schakelingen.
Als je een vlakke figuur transformeert met een 2×2-matrix (draaien, uitrekken of inkrimpen, of afschuiven), wordt de oppervlakte precies \(|\det(A)|\) keer zo groot. Bij een ruimtelijk lichaam en een 3×3-matrix wordt de inhoud \(|\det(A)|\) keer zo groot.
Deze rol van de determinant als vergrotingsfactor komt ook terug in de analyse aan de universiteit als correctiefactor bij een substitutie in een integraal (de Jacobiaan), en wordt overal in wetenschap en techniek gebruikt.
3D-software en game-engines gebruiken matrices om modellen te transformeren. Is de determinant van een transformatiematrix negatief, dan spiegelt de transformatie het model als in een spiegel, en worden voor- en achterkant van elk vlak (de richting van de normaalvector) verwisseld.
Grafische software controleert dus het teken van de determinant om spiegeling op te sporen en te corrigeren, zodat de tekening niet kapotgaat.
Ken je de coördinaten van de hoekpunten van een driehoek, dan is de oppervlakte de helft van de absolute waarde van een determinant die je uit die coördinaten opbouwt. Uitgebreid naar veelhoeken heet dit de schoenveterformule, een standaardmanier om de oppervlakte van een perceel te berekenen bij het landmeten en in kaartsoftware (GIS).
Het geheim achter “voer de coördinaten in en krijg de oppervlakte” is precies de determinant.
Trillingsanalyse, die onderzoekt hoe een gebouw of machine de neiging heeft te trillen, en hoofdcomponentenanalyse, die de belangrijkste trends uit grote datasets haalt, gebruiken allebei waarden van een matrix die eigenwaarden heten.
Eigenwaarden vind je uit de vergelijking “bepaal \(\lambda\) zodat \(\det(A - \lambda I) = 0\)” (de karakteristieke vergelijking). Ook de determinant is dus een toegang tot dit geavanceerdere gereedschap.
Formule
Symbolen en begrippen
Symbolen
| \(A\) | A | De naam van een matrix. Matrices noem je gewoonlijk met hoofdletters. |
| \(\det(A),\ |A|\) | determinant van A | De determinant van matrix \(A\). De schrijfwijze met verticale streepjes \(|A|\) is ook gebruikelijk (hetzelfde teken als de absolute waarde van een getal, maar om een matrix betekent het de determinant). |
| \(a_{ij}\) | a i j | Het element van matrix \(A\) in rij \(i\), kolom \(j\) (het getal in de \(i\)e rij van boven en de \(j\)e kolom van links). De kleine letters rechtsonder (de indices) geven de plaats aan. |
| \(M_{ij}\) | M i j | Een minor: de determinant van de matrix die een maat kleiner is en overblijft als je rij \(i\) en kolom \(j\) uit matrix \(A\) weglaat. |
| \((-1)^{i+j}\) | min één tot de macht i plus j | Het teken dat je bij de ontwikkeling naar cofactoren gebruikt. Het is \(+1\) als \(i+j\) even is en \(-1\) als het oneven is, dus + en − wisselen af als op een schaakbord, met “+” linksboven. |
| \(\sum\) | sigma | Het teken voor “alles bij elkaar optellen”. \(\sum_{j=1}^{n}\) betekent: tel de termen op voor elke \(j\) van 1 tot \(n\). |
Begrippen
| determinant | Eén getal dat bij een vierkante matrix hoort. Het vat belangrijke eigenschappen van de matrix samen in één getal (of er een inverse bestaat, hoeveel keer een transformatie de oppervlakte of de inhoud vergroot, enzovoort). |
| vierkante matrix | Een matrix met evenveel rijen als kolommen (de vorm van een vierkant). Determinanten en inverse matrices bestaan alleen voor vierkante matrices. |
| regel van Sarrus | Een manier om een 3×3-determinant te vinden door de producten langs 6 diagonalen op te tellen en af te trekken. Hij is genoemd naar de Franse wiskundige Pierre Sarrus en werkt alleen voor 3×3-matrices. |
| ontwikkeling naar cofactoren | Een methode die een determinant splitst in een som van “element × minor × teken”, zodat je alleen nog determinanten hoeft uit te rekenen die een maat kleiner zijn. Ze heet ook Laplace-ontwikkeling en werkt voor determinanten van 4×4 en groter. |
| minor | De determinant van de kleinere matrix die overblijft als je één rij en één kolom weglaat. Een minor is een bouwsteen van de ontwikkeling naar cofactoren. |
| cofactor | Een minor \(M_{ij}\) vermenigvuldigd met het teken \((-1)^{i+j}\). De “ontwikkeling naar cofactoren” heeft haar naam doordat je een som van deze cofactoren opschrijft. |
| inverteerbare matrix | Een vierkante matrix waarvan de determinant niet 0 is. Zo’n matrix heet ook regulier en heeft een inverse. Een matrix met determinant 0 heet singulier en heeft geen inverse. |
| inverse matrix | De matrix die je met de oorspronkelijke matrix vermenigvuldigt om de eenheidsmatrix te krijgen (enen op de diagonaal en nullen overal elders). Het is de matrixversie van een omgekeerd getal en wordt geschreven als \(A^{-1}\). Hij bestaat alleen als de determinant niet 0 is. |
| lineaire algebra | Het deel van de wiskunde over matrices en vectoren. Het is vaak een verplicht vak in het eerste studiejaar aan hbo of universiteit en vormt de basis van computergraphics, statistiek, AI en meer. |
Handig om vooraf te weten
Dit helpt je om de berekening op deze pagina te gebruiken met echt begrip, en niet alleen door op de knop te drukken.
| Rekenen met negatieve getallen (klas 1, 12-13 jaar) |
|
| Rekenen met letters en indices (klas 1 tot en met de bovenbouw, 12-18 jaar) |
|
| Machten en tekens (klas 1-2, 12-14 jaar) |
|
| Basis van matrices (lineaire algebra) |
|
Berekenen met Excel
| Rij 1 van matrix A | 4 | 7 |
| Rij 2 van matrix A | 2 | 6 |
| Determinant det(A) | =DETERMINANTMAT(B1:C2) |
| Rij 1 van matrix A | 1 | 0 | 2 |
| Rij 2 van matrix A | -1 | 3 | 1 |
| Rij 3 van matrix A | 1 | 1 | 1 |
| Determinant det(A) | =DETERMINANTMAT(B1:D3) |
| Rij 1 van matrix A | 1 | 2 | 0 | 1 |
| Rij 2 van matrix A | 0 | 1 | 3 | 2 |
| Rij 3 van matrix A | 2 | 0 | 1 | 1 |
| Rij 4 van matrix A | 1 | 1 | 0 | 2 |
| Determinant det(A) | =DETERMINANTMAT(B1:E4) |
De eerste tabel geeft 10, de tweede -6 en de derde 18.
Is het resultaat van DETERMINANTMAT gelijk aan 0, dan heeft de matrix geen inverse (de functie INVERSEMAT, die de inverse berekent, geeft dan een foutmelding).
Berekenen met Google Spreadsheets
| Rij 1 van matrix A | 4 | 7 |
| Rij 2 van matrix A | 2 | 6 |
| Determinant det(A) | =DETERMINANTMAT(B1:C2) |
| Rij 1 van matrix A | 1 | 0 | 2 |
| Rij 2 van matrix A | -1 | 3 | 1 |
| Rij 3 van matrix A | 1 | 1 | 1 |
| Determinant det(A) | =DETERMINANTMAT(B1:D3) |
De eerste tabel geeft 10 en de tweede -6.
Berekenen met Python
A = [[1, 0, 2], [-1, 3, 1], [1, 1, 1]]
def determinant(matrix): # ontwikkeling naar cofactoren (recursief berekend langs rij 1)
n = len(matrix)
if n == 1:
return matrix[0][0]
total = 0
for j in range(n):
minor = [row[:j] + row[j + 1:] for row in matrix[1:]] # deelmatrix zonder rij 1 en kolom j
total += (-1) ** j * matrix[0][j] * determinant(minor)
return total
print("det(A) =", determinant(A))
De formule in LaTeX en andere wiskundenotaties (om te kopiëren)
|A| = ad − bc
\det(A) = \begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} = ad - bc
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>det</mi><mo>⁡</mo><mrow><mo>(</mo><mi>A</mi><mo>)</mo></mrow>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi><mi>d</mi>
<mo>-</mo>
<mi>b</mi><mi>c</mi>
</mrow>
</math>
det(A) = |(a, b), (c, d)| = ad - bc
Det[{{a, b}, {c, d}}]
LinearAlgebra:-Determinant(Matrix([[a, b], [c, d]]));
d = det(A);
det(A) = ad − bc
|A| = aei + bfg + cdh − ceg − afh − bdi
\det(A) = aei + bfg + cdh - ceg - afh - bdi
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>det</mi><mo>⁡</mo><mrow><mo>(</mo><mi>A</mi><mo>)</mo></mrow>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi><mi>e</mi><mi>i</mi>
<mo>+</mo>
<mi>b</mi><mi>f</mi><mi>g</mi>
<mo>+</mo>
<mi>c</mi><mi>d</mi><mi>h</mi>
<mo>-</mo>
<mi>c</mi><mi>e</mi><mi>g</mi>
<mo>-</mo>
<mi>a</mi><mi>f</mi><mi>h</mi>
<mo>-</mo>
<mi>b</mi><mi>d</mi><mi>i</mi>
</mrow>
</math>
det(A) = aei + bfg + cdh - ceg - afh - bdi
Det[{{a, b, c}, {d, e, f}, {g, h, i}}]
LinearAlgebra:-Determinant(Matrix([[a, b, c], [d, e, f], [g, h, i]]));
d = det(A);
det(A) = aei + bfg + cdh − ceg − afh − bdi
det(A) = Σ (−1)¹⁺ʲ a₁ⱼ M₁ⱼ (j = 1 to n)
\det(A) = \sum_{j=1}^{n} (-1)^{1+j} a_{1j} M_{1j}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>det</mi><mo>⁡</mo><mrow><mo>(</mo><mi>A</mi><mo>)</mo></mrow>
<mo>=</mo>
<munderover>
<mo>∑</mo>
<mrow><mi>j</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow>
<mi>n</mi>
</munderover>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow>
<mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>j</mi></mrow>
</msup>
<msub><mi>a</mi><mrow><mn>1</mn><mi>j</mi></mrow></msub>
<msub><mi>M</mi><mrow><mn>1</mn><mi>j</mi></mrow></msub>
</mrow>
</math>
det(A) = sum_(j=1)^(n) (-1)^(1+j) a_(1j) M_(1j)
Det[A]
LinearAlgebra:-Determinant(A);
d = det(A);
det(A) = ∑_(j=1)^n (−1)^(1+j) a_1j M_1j
Zo laat je ChatGPT de berekening doen
Je bent een rekenassistent voor matrices. Voer de volgende berekening uit door Python-code daadwerkelijk uit te voeren en baseer je antwoord alleen op de getallen uit het resultaat van de uitvoering (geen hoofdrekenen of gokken). Bereken de determinant (det) van elk van de volgende twee vierkante matrices. 1. A = [[1, 0, 2], [-1, 3, 1], [1, 1, 1]] 2. B = [[1, 2], [2, 4]] Laat voor elke matrix de waarde van de determinant zien en of de matrix inverteerbaar is (of de determinant ongelijk is aan nul, dus of er een inverse bestaat).
Zo werkt het
-
1Vul je getallen inTyp de getallen waarmee je wilt rekenen in de invoervelden
-
2BerekenKlik op de knop “Berekenen”
-
3Bekijk het resultaatHet resultaat verschijnt meteen. Op dezelfde pagina vind je ook de uitwerking van de berekening en de uitleg van de formule
Kenmerken van DataChef
Geen voorkennis nodig – intuïtieve en eenvoudige bediening
Zonder persoonlijke gegevens op te geven
Bestand wordt automatisch verwijderd zodra je op "Downloaden" klikt
Geen bronvermelding vereist
Geen toestemming vooraf nodig