본문 바로가기
반응형

선형대수학(Linear Algebra)/벡터공간5

기저와 차원 (Basis and Dimension) 일차결합, 일차독립, 일차종속의 개념을 이해했다면 공간을 이루는 기초 요소 벡터인 기저에 대한 개념을 확립할 수 있습니다. 기저는 어떤 공간을 형성하기 위한 기본 재료라고 할 수 있어서, 공간의 차원을 결정하는 중대한 도구입니다. 선형대수학에서 등장하는 많은 기저와 공간은 서로 밀접한 연관성을 가집니다. (유클리드 공간,내적공간, 직교공간...) 고등학교 수학에서 벡터 표현을 $(3,2,4)$로 하였다면 대학 미적분학에서는 이보다는 $3\mathbf{i}+2\mathbf{j}+4\mathbf{k}$ 로 하게 되는데, 이것이 기저를 적극적으로 활용하는 대표적인 예입니다. 어렵지 않은 내용이니 부담 없이 본론으로 들어가 보도록 합시다. 1. 기저(Basis) 기저가 될 조건은 일차독립이면서 벡터공간 $V$를.. 2020. 12. 13.
벡터의 선형독립과 선형종속 그림으로 이해하기 (Linearly independent, Linearly dependent) 벡터에 대해서가 아니더라도 어떤 두 대상 사이에서 독립과 종속이라는 용어는 둘의 관계성이 없거나 약할 경우 독립, 있거나 강한 경우 종속이라는 말을 사용합니다. 벡터에서도 마찬가지로 적용되는데, 맨 처음 독립과 종속의 딱딱한 정의부터 마주하면 이해하기가 쉽지 않기 때문에 매우 쉬운 상황을 떠올려 분석해보도록 합시다. 1. 벡터를 늘리거나 줄여보자! 그림과 같이 7개의 주어진 벡터가 있다고 해봅시다. 다음 중 빨간색 1번벡터(+y방향을 향함)를 스칼라 배(벡터에 임의의 실수를 곱하는 일)를 해서 만들 수 있는 벡터는 몇번일까요? 답은 1개가 아니라 여러개입니다. 정답은 2번, 3번입니다. 2번의 경우 적당한 1보다 큰 숫자를 곱해서 만들 수 있을 것이고, 3번은 2번과 똑같은 숫자를 곱하고 음수를 곱해주면.. 2020. 12. 13.
벡터의 선형결합, 일차결합 (Linear Combination) 선형결합은 벡터공간을 정의하는 두 연산인 덧셈과 스칼라 곱을 동시에 사용하여 만든 벡터들의 결합으로 단연컨대 선형대수학에서 가장 중요한 연산입니다. 벡터의 선형결합은 합과 스칼라 곱이 동시에 이루어지는 형태로 어떤 공간이나 도형을 만들어 내기도 하고, 미분방정식과 같은 타 분야에도 널리 영향력을 행사하고 있습니다. 1. 선형결합 1) 정의 벡터공간 $V$에 속한 부분집합 $S=\left \{ v_1,v_2,\cdots ,v_n \right \}$ 의 원소인 벡터 $v_1,v_2,\cdots ,v_n$ 와 어떤 스칼라 $a_1,a_2,\cdots ,a_n$ 에 대하여 다음을 만족시키는 벡터 $v\in V$ 를 $S$의 '선형결합(Linear combination)' 또는 '일차결합'이라 한다. $$v=a_.. 2020. 12. 13.
벡터공간의 부분공간 (Subspace) 벡터공간을 이루는 여러 원소들이 있을 때 일부를 선택해 어떤 부분집합을 만들 수 있을 것입니다. 이 부분집합이, 벡터공간의 조건을 만족하는 경우 특별히 '부분공간(Subspace)' 라는 이름을 붙여 주게 됩니다. 1. 부분공간 1) 정의 $F$-벡터공간 $V$의 부분집합 $W$에 대하여, $W$가 $V$에서 정의한 합과 스칼라 곱을 만족시키는 $F$-벡터공간이면 $W$를 $V$의 '부분공간(Subspace)'이라고 한다. 기호 $W\leqslant V$로 나타내기도 한다. 부분공간을 나타내는 기호로는 부등호를 사용합니다. $\leq$ 를 쓰거나 $\leqslant$ 를 쓰거나 상관이 없으며, 둘은 같은 뜻을 가진 기호입니다. 벡터공간 V의 부분집합을 선택했을 때 그 집합도 벡터공간의 8공리를 만족하면 .. 2020. 12. 11.
벡터공간의 정의 (Vector space) 군,환,체에 대한 개념을 잡고나면 바로 벡터공간에 대한 정의를 받아들일 수 있습니다. 그 다음 바로 할 일이 벡터공간을 정의하는 것으로, 이는 선형대수학에 입장표를 끊는 행위와 같습니다. 벡터공간을 정의하는 8가지 조건을 선형대수학의 8공리(Axiom) 이라고 부르기도 하면서, 앞으로 벡터공간이라는 집합의 원소를 벡터라고 부를 것입니다. * 참고로, 물리학 특히 고전역학에서는 처음 벡터의 정의를 다른 언어로 기술합니다. 그에 대해서는 고전역학 파트에서 추가로 설명하겠습니다. 1. 벡터공간 1) 정의 체 $F$에서 집합 $V$의 원소들이 다음과 같이 정의된 합(Sum)과 스칼라 곱(Sclar multiplication)에 대해 다음 8가지 공리를 만족할 때, $V$를 체 $F$에 대한 '벡터공간(Vecto.. 2020. 12. 11.
반응형