Lecture 1

STATS·2023년 7월 13일

선형대수학

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행렬과 벡터의 곱 : 행의 관점과 열의 관점

여러 개의 선형방정식계가 모여 계를 이루는 것을 선형방정식계라고 한다.
선형계의 해는 선형계에 속하는 각각의 방정식을 모두 만족시키는 해를 의미한다.

선형방정식계는 계수 행렬과 미지수 벡터의 곱 그리고 상수 벡터로 나타낼 수 있다.

2xy=0x+2y=3[2112][xy]=[03]2x-y = 0 \\ -x + 2y = 3 \\ {} \\ \equiv \begin{bmatrix} 2 & -1 \\ -1 & 2 \\ \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \\ \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 \\ 3 \\ \end{bmatrix}

Row perspective

행의 관점에서 위 예시를 바라보면, x와 y는 각각의 방정식을 동시에 만족하는 점이 된다.
따라서 두 방정식의 교점을 찾아보면 (1,2)(1,2)가 선형계의 해가 된다.

Column perspective

열의 관점에서 위 예시를 바라보면, 계수 행렬과 미지수 벡터의 곱을 다르게 표현할 수 있다.

[2112][xy]=[03]x[21]+y[12]=[03]\begin{bmatrix} 2 & -1 \\ -1 & 2 \\ \end{bmatrix} \begin{bmatrix} x \\ y \\ \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 \\ 3 \\ \end{bmatrix} \equiv x \begin{bmatrix} 2 \\ -1 \\ \end{bmatrix} + y \begin{bmatrix} -1 \\ 2 \\ \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 0 \\ 3 \\ \end{bmatrix}

이 관점에서 선형계의 해는 계수 행렬의 열벡터들의 선형 결합으로 우변의 상수 벡터를 만들도록 하는 가중치를 의미한다.

만약 두 열벡터의 선형결합으로 상수 벡터를 만들 수 없다면 (그런 x, y가 존재하지 않는다면) 선형계는 해가 없다.

따라서 열의 관점에서 선형계를 푼다는 것은 "우변의 상수벡터를 계수 행렬의 열벡터들의 선형 결합으로 나타낼 수 있는가?"에 답하는 것을 의미한다.

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