Przejdź do głównej treści
MedCalc

Macierze

Czym są macierze?

Macierz to prostokątna tablica liczb rzeczywistych i/lub zespolonych ułożonych w wiersze i kolumny. Macierz r × c ma r wierszy i c kolumn. Liczby całkowite r i c są wymiarami macierzy. Poszczególne pozycje macierzy to jej elementy. Element w wierszu r i kolumnie c oznacza się jako er,c.

W literaturze macierze oznacza się zwykle pogrubioną wielką literą, np. A.

Macierz r × 1 nazywa się macierzą kolumnową, a macierz 1 × c – macierzą wierszową. Macierz 1 × 1 nazywa się skalarem. Macierz o jednym wierszu lub jednej kolumnie bywa nazywana wektorem.

Macierz o takiej samej liczbie wierszy i kolumn nazywa się macierzą kwadratową.

Macierz jednostkowa (macierz identycznościowa) to macierz kwadratowa, w której wszystkie elementy przekątnej głównej są jedynkami, a wszystkie pozostałe elementy są zerami. Pomnożenie danej macierzy przez macierz jednostkową pozostawia tę macierz niezmienioną.

Macierz zerowa to macierz, której wszystkie elementy są równe zeru.

Macierz diagonalna to macierz kwadratowa, w której wszystkie elementy leżące poza przekątną główną są równe zeru.

Aby odróżnić macierze zawierające liczby rzeczywiste od macierzy zawierających liczby zespolone, używa się określeń macierz rzeczywista i macierz zespolona.

W arkuszu kalkulacyjnym MedCalc macierz jest przedstawiana w pojedynczej komórce jako lista wartości w nawiasach klamrowych; wartości w tym samym wierszu są oddzielone przecinkiem (lub lokalnym symbolem separatora listy), a wiersze są oddzielone kreską pionową. Na przykład tekstową reprezentacją macierzy

56
78

jest {5,6|7,8}.

W przypadku dużych macierzy, gdy nie wszystkie wartości mieszczą się w jednej komórce, wartości, których nie można wyświetlić, są zastępowane trzema kropkami. Na przykład macierz jednostkowa o 12 wierszach i 12 kolumnach będzie przedstawiona tekstowo jako:

{1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0| 0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0| 0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0| 0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0| 0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0| 0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0| 0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0| 0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0| 0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0| 0,0,0,0,0,0,0,…}

Tworzenie macierzy z danych

Aby utworzyć macierz z istniejących danych, użyj operatora { } w następujący sposób:

Tworzenie macierzy ze zmiennych w arkuszu kalkulacyjnym

{lista zmiennych} zwraca macierz zawierającą dane wszystkich przypadków w arkuszu kalkulacyjnym dla kilku zmiennych. Liczba kolumn jest równa liczbie zmiennych na liście zmiennych, a liczba wierszy – liczbie przypadków.

Jeśli var1, var2 i var3 są zmiennymi w arkuszu kalkulacyjnym, to {var1,var2,var3} zwróci macierz n × 3, gdzie n, liczba wierszy macierzy, jest całkowitą liczbą przypadków, które nie mają brakujących danych dla var1, var2 ani var3.

Otrzymana macierz może zawierać brakujące dane. Aby usunąć puste kolumny i wiersze z brakującymi danymi, użyj funkcji CLEAN.

Tworzenie macierzy z zakresu arkusza kalkulacyjnego

{zakres} tworzy macierz zawierającą wszystkie dane z podanego zakresu arkusza kalkulacyjnego. Zakres danych może zawierać brakujące dane.

{a1:b20} tworzy macierz 20 × 2 zawierającą dane z komórek arkusza od A1 do B20.

Tworzenie macierzy z listy danych

{v11, v12, … | v21, v22, …} zwraca macierz zawierającą dane wymienione na liście argumentów. Elementy w tym samym wierszu są oddzielone przecinkiem (lub lokalnym symbolem separatora listy), a wiersze – kreską pionową | (dla wygody jako separatora wierszy możesz też użyć ! lub \; MedCalc automatycznie zamieni go na |).

Macierz może zawierać brakujące dane. Pozycjami listy danych mogą być liczby lub odwołania do komórek.

{5,6|7,8} tworzy następującą macierz 2 × 2:

56
78

{5,6|7,8,9} tworzy następującą macierz 2 × 3:

56
789

Aby wskazać pusty wiersz, użyj dwóch kresek pionowych |  | oddzielonych spacją, np. {5,6|  |7,8,9}

56
 
789

Ponieważ długość tekstu w komórce MedCalc jest ograniczona do około 250 znaków, ta metoda nie pozwala tworzyć dużych macierzy.

Podstawowe operacje matematyczne

Zmiana znaku
−AZnak minus umieszczony przed macierzą zmienia znak każdego elementu.
Mnożenie lub dzielenie macierzy przez liczbę rzeczywistą
A * rkażdy element macierzy A jest mnożony przez liczbę rzeczywistą r
A / rkażdy element macierzy A jest dzielony przez liczbę rzeczywistą r
Dodawanie lub odejmowanie liczby rzeczywistej od macierzy
A + rliczba rzeczywista r jest dodawana do każdego elementu macierzy A
A − rliczba rzeczywista r jest odejmowana od każdego elementu macierzy A
Dodawanie lub odejmowanie macierzy
A + BOdpowiadające sobie elementy obu macierzy są dodawane. Macierze muszą mieć takie same wymiary (*)
A − BOdpowiadające sobie elementy obu macierzy są odejmowane. Macierze muszą mieć takie same wymiary (*)
Mnożenie element po elemencie
A &* BOdpowiadające sobie elementy obu macierzy są mnożone. Macierze muszą mieć takie same wymiary (*)
Dzielenie element po elemencie
A &/ BWszystkie elementy macierzy A są dzielone przez odpowiadające im elementy macierzy B. Macierze muszą mieć takie same wymiary (*)
Mnożenie macierzy
A * B Jeśli A jest macierzą n × m, a B jest macierzą m × p, to A*B jest macierzą n × p, w której element w wierszu i i kolumnie j jest równy
$$ (\mathbf{A}\mathbf{B})_{ij} = \sum_{k=1}^m A_{ik}B_{kj} $$
Mnożenie macierzy wymaga, aby liczba kolumn pierwszej macierzy była równa liczbie wierszy drugiej macierzy
Dzielenie macierzy
A / BMacierz A jest mnożona przez odwrotność macierzy B

(*) jeśli jedna z macierzy jest macierzą m × n, a druga jest wektorem kolumnowym m × 1, to elementy wektora kolumnowego są dodawane do odpowiadających im elementów każdej kolumny macierzy m × n (odpowiednio: odejmowane od nich, mnożone przez nie, dzielone przez nie). Jeśli jedna z macierzy jest macierzą m × n, a druga jest wektorem wierszowym 1 × n, to elementy wektora wierszowego są dodawane do odpowiadających im elementów każdego wiersza macierzy m × n (odpowiednio: odejmowane od nich, mnożone przez nie, dzielone przez nie).

Dostęp do poszczególnych elementów, wierszy lub kolumn

Do poszczególnych elementów, wierszy lub kolumn można uzyskać dostęp za pomocą funkcji INDEX.

Na przykład jeśli komórka A1 zawiera macierz {4,5,6|7,8,9}, to

INDEX(A1,2,2) zwraca 8

INDEX(A1,0,2) zwraca macierz kolumnową {5|8}, czyli 2. kolumnę macierzy w A1

INDEX(A1,2,0) zwraca macierz wierszową {7,8,9}, czyli 2. wiersz macierzy w A1

Możesz też użyć następującej składni: A1[r,c]

A1[2,2] zwraca 8 (w arkuszu kalkulacyjnym musisz poprzedzić tę formułę znakiem =, ponieważ formuła zaczyna się od adresu komórki).

Funkcje macierzowe

MedCalc udostępnia wiele funkcji służących do tworzenia macierzy, usuwania i dodawania kolumn i wierszy, badania właściwości macierzy, wykonywania operacji i przekształceń macierzowych oraz rozwiązywania układów równań liniowych.

Zobacz Funkcje macierzowe.

Funkcje matematyczne dla macierzy

Poniższe funkcje przyjmują jako argument macierz lub zakres danych i w takim przypadku zwracają macierz jako wynik.

Gdy funkcja matematyczna zostanie zastosowana do macierzy, jest ona stosowana do wszystkich jej poszczególnych elementów.

Funkcje matematyczne:

Abs, Log, Ln, Exp, Pow10, Sqrt, Square, Int, Rand, Sign, Odd, Abs, Trunc, Ceil, Floor,

Logit, Alogit,

Erf, Erfc

Fact, Gamma, GammaLN

Funkcje trygonometryczne:

Sin, Cos, Tan, Asin, Acos, Atan, SinH, CosH, TanH, AsinH, AcosH, AtanH, Radians, Degrees

Sinintegral, Cosintegral,

W przypadku funkcji wymagających 2 argumentów (takich jak Power, Mod, Round, RandNorm, Atan2), gdy oba argumenty są macierzami, macierze te muszą mieć taką samą liczbę wierszy i kolumn.

Power, Mod, RandNorm, Round, Atan2,

Beta,

BesselJ, BesselI, BesselY, BesselK

Funkcje statystyczne dla macierzy

Gdy jedna z poniższych statystycznych funkcji arkusza kalkulacyjnego zostanie zastosowana do macierzy, zwracany jest wektor wierszowy zawierający wartość statystyki dla danych w każdej odpowiadającej kolumnie macierzy.

Poniższych funkcji można używać dla macierzy rzeczywistych:

AVEDEV, AVERAGE, COEFVAR, COUNT, COUNTNEG, COUNTPOS, GEOMEAN, HARMEAN, MAX, MEDIAN, MIN, PERCENTILE, PERCRANK, SEM, STDEV, SUM, SUMNEG, SUMPOS, SUMSQ, TESTNORM, TrimMean, TrimMeanSEM, TrimMeanLOW, TrimMeanHIGH, VAR

Poniższych funkcji można używać dla macierzy zawierających liczby zespolone:

AVERAGE, COUNT, SUM

Funkcje testów statystycznych dla macierzy

Funkcje testów statystycznych wymagają, aby liczby stopni swobody były liczbami całkowitymi; wartości testowe mogą być macierzami.

ChiDist, ChiInv, FDist, FInv, NormsDist, NormsInv, TDist, TInv

Zobacz także