Excel中的矩陣運算

矩陣是一組彼此直接相鄰的單元格,它們一起形成一個矩形。 使用矩陣執行各種動作不需要特殊技能,就像使用經典範圍時使用的一樣就足夠了。

每個矩陣都有自己的地址,其寫入方式與範圍相同。 第一個組件是范圍的第一個單元格(位於左上角),第二個組件是最後一個單元格,位於右下角。 

數組公式

在絕大多數任務中,當使用數組(矩陣就是這樣)時,會使用相應類型的公式。 它們與通常的基本區別在於後者只輸出一個值。 要應用數組公式,您需要做一些事情:

  1. 選擇將顯示值的單元格集。 
  2. 直接引入公式。 
  3. 按按鍵順序 Ctrl + Shift + Enter。

執行這些簡單步驟後,輸入字段中會顯示一個數組公式。 它可以與通常的花括號區分開來。

要編輯、刪除數組公式,您需要選擇所需的範圍並執行您需要的操作。 要編輯矩陣,您需要使用與創建矩陣相同的組合。 在這種情況下,無法編輯數組的單個元素。

矩陣可以做什麼

一般來說,有大量的動作可以應用於矩陣。 讓我們更詳細地看看它們中的每一個。

顛倒

很多人不明白這個詞的意思。 想像一下,您需要交換行和列。 這個動作稱為轉置。 

在這樣做之前,需要選擇一個單獨的區域,該區域具有與原始矩陣中的列數相同的行數和相同的列數。 為了更好地了解其工作原理,請查看此屏幕截圖。Excel中的矩陣運算

如何轉置有幾種方法。 

第一種方法如下。 首先你需要選擇矩陣,然後復制它。 接下來,選擇應插入轉置範圍的單元格範圍。 接下來,“選擇性粘貼”窗口打開。

那裡有很多操作,但我們需要找到“轉置”單選按鈕。 完成此操作後,您需要按 OK 按鈕進行確認。Excel中的矩陣運算

還有另一種轉置矩陣的方法。 首先,您需要選擇位於為轉置矩陣分配的範圍的左上角的單元格。 接下來,會打開一個帶有函數的對話框,其中有一個函數 交通運輸部. 有關如何執行此操作的更多詳細信息,請參見下面的示例。 原始矩陣對應的範圍作為函數參數。Excel中的矩陣運算

單擊確定後,首先會顯示您犯了錯誤。 這沒有什麼可怕的。 這是因為我們插入的函數沒有定義為數組公式。 因此,我們需要做到以下幾點:

  1. 選擇為轉置矩陣保留的一組單元格。
  2. 按 F2 鍵。
  3. 按熱鍵 Ctrl + Shift + Enter。

該方法的主要優點在於,一旦將數據輸入到原始矩陣中,轉置矩陣就能夠立即糾正其中包含的信息。 因此,建議使用此方法。

增加

該操作僅對那些元素數量相同的範圍是可能的。 簡而言之,用戶將要使用的每個矩陣都必須具有相同的維度。 為了清楚起見,我們提供了屏幕截圖。Excel中的矩陣運算

在應該出現的矩陣中,您需要選擇第一個單元格並輸入這樣的公式。

=第一個矩陣的第一個元素+第二個矩陣的第一個元素 

接下來,我們用 Enter 鍵確認公式輸入,並使用自動完成(右下角的方塊)將所有值 uXNUMXbuXNUMXbin 複製到一個新矩陣中。Excel中的矩陣運算

乘法

假設我們有一個應該乘以 12 的表。Excel中的矩陣運算

精明的讀者可以很容易地理解,該方法與上一種方法非常相似。 也就是說,矩陣 1 的每個單元必須乘以 12,以便在最終矩陣中每個單元包含乘以該係數的值。

在這種情況下,指定絕對單元格引用很重要。

結果,就會出現這樣的公式。

=A1*$E$3Excel中的矩陣運算

此外,該技術與前一種技術相似。 您需要將此值拉伸到所需的單元格數。 

讓我們假設有必要將矩陣相乘。 但是只有一個條件可以做到這一點。 兩個範圍內的列數和行數必須鏡像相同。 也就是說,多少列,多少行。Excel中的矩陣運算

為了方便起見,我們選擇了一個帶有結果矩陣的範圍。 您需要將光標移動到左上角的單元格並輸入以下公式 =MUMNOH(A9:C13;E9:H11)。 不要忘記按 Ctrl + Shift + Enter。Excel中的矩陣運算

逆矩陣

如果我們的範圍是方形的(即水平和垂直的單元格數量相同),那麼如果需要,就有可能找到逆矩陣。 它的價值將與原始價值相似。 為此,使用該功能 莫伯爾.

首先,您應該選擇矩陣的第一個單元格,將在其中插入逆矩陣。 這是公式 =INV(A1:A4). 參數指定我們需要創建逆矩陣的範圍。 只需按 Ctrl + Shift + Enter,就完成了。Excel中的矩陣運算

尋找矩陣的行列式

行列式是一個數字,它是一個方陣。 要搜索矩陣的行列式,有一個函數 - 拖地.

首先,光標放在任何單元格中。 接下來,我們進入 =MOPRED(A1:D4)

幾個例子

為清楚起見,讓我們看一些可以在 Excel 中使用矩陣執行的操作示例。

乘法和除法

1方法

假設我們有一個矩陣 A,它高 XNUMX 個單元格,寬 XNUMX 個單元格。 還有一個數字k,寫在另一個單元格中。 在執行了一個矩陣乘以一個數的操作之後,會出現一個數值範圍,具有相似的維度,但是它的每一部分都乘以k。Excel中的矩陣運算

範圍 B3:E5 是將乘以數字 k 的原始矩陣,而數字 k 又位於單元格 H4 中。 生成的矩陣將在 K3:N5 範圍內。 初始矩陣將稱為 A,而生成的矩陣稱為 B。後者是通過將矩陣 A 乘以數字 k 形成的。 

接下來,輸入 =B3*$H$4 到單元格 K3,其中 B3 是矩陣 A 的元素 A11。

不要忘記,必須使用絕對引用將表示數字 k 的單元格 H4 輸入到公式中。 否則,複製數組時值會發生變化,生成的矩陣將失敗。Excel中的矩陣運算

接下來,使用自動填充標記(右下角的同一個正方形)將單元格 K3 中獲得的值複製到該範圍內的所有其他單元格中。Excel中的矩陣運算

所以我們設法將矩陣 A 乘以某個數字並得到輸出矩陣 B。

劃分以類似的方式進行。 您只需要輸入除法公式。 在我們的例子中,這 =B3/$H$4。

2方法

因此,此方法的主要區別在於結果是一個數據數組,因此您需要應用數組公式來填充整個單元格集。

有必要選擇結果範圍,輸入等號(=),選擇與第一個矩陣對應的維度的單元格集,單擊星號。 接下來,選擇一個編號為 k 的單元格。 好吧,要確認您的操作,您必須按上述組合鍵。 萬歲,整個範圍都在填滿。Excel中的矩陣運算

除法以類似的方式進行,只有符號 * 必須用 / 代替。

加減

讓我們描述一些在實踐中使用加法和減法方法的實際例子。

1方法

不要忘記,可以只添加大小相同的矩陣。 在結果範圍中,所有單元格都填充了一個值,該值是原始矩陣中相似單元格的總和。

假設我們有兩個大小為 3×4 的矩陣。 要計算總和,您應該在單元格 N3 中插入​​以下公式:

=B3+H3

在這裡,每個元素都是我們要添加的矩陣的第一個單元格。 鏈接是相對的很重要,因為如果使用絕對鏈接,將不會顯示正確的數據。Excel中的矩陣運算

此外,類似於乘法,使用自動完成標記,我們將公式傳播到結果矩陣的所有單元格。Excel中的矩陣運算

減法以類似的方式進行,唯一的例外是使用減法 (-) 符號而不是加法符號。

2方法

與兩個矩陣相加和相減的方法類似,這種方法涉及到數組公式的使用。 因此,作為其結果,一組值 uXNUMXbuXNUMXb 將立即發出。 因此,您不能編輯或刪除任何元素。

首先,您需要為生成的矩陣選擇分隔範圍,然後單擊“=”。 然後你需要以矩陣A的範圍的形式指定公式的第一個參數,點擊+號並以矩陣B對應的範圍的形式寫第二個參數。我們通過按下組合來確認我們的動作Ctrl + Shift + Enter。 一切,現在整個結果矩陣都充滿了值。Excel中的矩陣運算

矩陣轉置示例

假設我們需要從最初通過轉置獲得的矩陣 A 創建一個矩陣 AT。 後者按照傳統已經具有 3×4 的尺寸。 為此,我們將使用函數 =傳輸().Excel中的矩陣運算

我們為矩陣 AT 的單元格選擇範圍。Excel中的矩陣運算

為此,請轉到“公式”選項卡,選擇“插入函數”選項,找到“引用和數組”類別並找到函數 交通運輸部. 之後,您的操作將通過 OK 按鈕確認。

接下來,轉到“函數參數”窗口,輸入範圍 B3:E5,重複矩陣 A。接下來,您需要按 Shift + Ctrl,然後單擊“確定”。

這一點很重要. 你不應該偷懶按下這些熱鍵,否則只會計算 AT 矩陣範圍的第一個單元格的值。

結果,我們得到了這樣一個轉置表,它在原始表之後改變了它的值。Excel中的矩陣運算

Excel中的矩陣運算

逆矩陣搜索

假設我們有一個矩陣 A,它的大小為 3×3 單元格。 我們知道要找到逆矩陣,我們需要使用函數 =MOBR().Excel中的矩陣運算

我們現在描述如何在實踐中做到這一點。 首先,您需要選擇範圍 G3:I5(逆矩陣將位於那裡)。 您需要在“公式”選項卡上找到“插入函數”項。Excel中的矩陣運算

“插入函數”對話框將打開,您需要在其中選擇“數學”類別。 並且列表中會有一個函數 莫伯爾. 選中後,我們需要按鍵 OK. 接下來,出現“函數參數”對話框,我們在其中寫入範圍 B3:D5,對應於矩陣 A。進一步的操作類似於轉置。 您需要按組合鍵 Shift + Ctrl 並單擊 OK。

結論

我們分析了一些關於如何在 Excel 中使用矩陣的示例,並描述了理論。 事實證明,這並不像乍看起來那麼可怕,是嗎? 只是聽起來難以理解,但實際上,普通用戶每天都要處理矩陣。 它們幾乎可以用於任何數據量相對較少的表。 現在您知道如何在與他們一起工作時簡化您的生活。

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