선형변환의 합성
F-벡터공간 V,W,Z와 선형변환 T:V→W,U:W→Z가 있을 때, 두 선형변환의 합성 UT:V→Z는 선형변환이다.
증명)
x,y∈V, c∈F에 대해
(UT)(cx+y)=U(T(cx+y))=U(cT(x)+T(y))=U(cT(x))+U(T(y))=cU(T(x))+U(T(y))=c(UT)(x)+(UT)(y)
따라서 UT는 선형변환이다.
선형변환의 합성의 성질
벡터공간 V와 선형변환 T,U1,V2:V→V에 대해 다음이 성립한다.
- TU1+U2=TU1+TU2
- (U1+U2)T=U1T+U2T
- T(U1U2)=(TU1)U2
- TI=IT=T
- 모든 스칼라 a∈F에 대해, a(U1U2)=(aU1)U2=U1(aU2)
동일한 선형변환의 합성
T:V→V일 때, T0=Iv,Tn=Tn−1T (n∈N)으로 정의한다.
행렬 곱의 정의
유한차원 벡터공간 V,W,Z와 선형변환 T:V→W,U:W→Z가 있다고 하자.
V의 순서 기저 α={v1,...,vn}, W의 순서 기저 β={w1,...,wm}, Z의 순서 기저 γ={z1,...,zp}가 있을 때,
A=[U]βγ,B=[T]αβ이면 AB=[U]βγ[T]αβ=[UT]αγ가 되도록 행렬의 곱을 정의한다.
(A)ij=aij,(B)ij=bij일 때, 행렬곱 계산과정은 다음과 같이 정의한다.
(UT)(vj)=U(T(vj))=U(k=1∑mbkjwk)=k=1∑mbkjU(wk)=k=1∑mbkj(i=1∑paikwi)=i=1∑p(k=1∑maikbkj)wk⇒(UT)(vj)=k=1∑m(a1kbkj)w1+k=1∑m(a2kbkj)w2+...+k=1∑m(apkbkj)wp∴(AB)ij=i=1∑maikbkj