선형대수

Jan 26, 2024
선형대수
  1. 일차연립방정식
    1. 간단한 일차방정식 ax = b가 어떤 경우에 유일한 해를 갖는지, 불능이 되는지, 부정이 되는지를 설명할 수 있다.
      일차연립방정식에서 사용되는 기본 용어(계수, 미지수, 상수, 해, 부정, 불능 등등)에 관해 설명할 수 있다.
      ‘방정식에 관한 3가지 기본 연산’이 무엇인지 설명할 수 있다.
      간단한 1원 일차연립방정식을 풀 수 있고, 해당 방정식을 2차원 평면에 그래프로 그려 기하학적인 의미를 설명할 수 있다.
  1. 행렬과 가우스 소거법
    1. 행렬과 그에 관련된 용어들을 설명할 수 있고 일차연립방정식을 행렬로 나타낼 수 있다.
      • 계수행렬, 상수행렬
      기본행연산과 그 표기법을 설명할 수 있다.
      • R𝑖,𝑗, R𝑖(c), R𝑖,𝑗(c)
      • 행상등
      • 상등 = 같은 방정식이다
      주어진 행렬을 행제형 행렬 및 소거행제형 행렬로 변환할 수 있다.
      • 선도원소
      가우스 소거법, 가우스-조르단 소거법으로 일차연립방정식의 해를 구할 수 있다.
      • 가우스 소거법
        • 일차연립방정식의 해법 = 확대행렬→행제형→후진대입법
        • 선도변수, 자유변수
        • 부정방정식
      • 가우스-조르단 소거법
        • 확대행렬→소거행제형
  1. 행렬연산
    1. (1) 몇 가지 행렬에 관한 기본 개념
      • 정방행렬
      • 주대각원소
      • 행벡터, 열벡터
      • 대각행렬, 하삼각행렬, 상삼각행렬, 삼각행렬
      • 스칼라행렬, 단위행렬, 영행렬
      (2) 행렬의 합과 그 특성
      • 음행렬
      (3) 행렬의 스칼라 배와 그 특성
      • 스칼라곱
      (4) 행렬의 곱과 그 특성
      • 교환법칙 성립 안된다.
      (5) 행렬의 전치와 그 특성
      • Aᵀ
      • 대칭행렬 Aᵀ = A
  1. 역행렬
    1. (1) 정방행렬 A에 대한 역행렬의 정의와 대수적 성질
      • 정칙행렬 = 역연산이 가능한 행렬
      (2) 기본행렬과 기본행연산과의 관련성
      • E𝑖,𝑗, E𝑖(c), E𝑖,𝑗(c)
      (3) 기본행연산을 이용하여 역행렬을 구하는 방법
      • A, B가 행상등하다면
      notion image
      증명: 기본 행 연산이라는 연산을 하는 행위 자체는 기본행렬을 곱하는 것과 동치라는 뜻입니다. 연산행위를 행렬 곱으로 대체할 수 있다는 것이죠.
      이 정리의 증명은 어렵진 않지만 단순 노가다에 가까워 생략하려 합니다. (질문이 많으면 추후에 올리겠습니다.) 직관적으로 이해하는 법은 소거행렬을 떠올려 보는 것입니다. 그곳에서 제가 소거라는 연산의 행위 자체가 소거행렬의 곱으로 바뀔 수 있음을 설명했었지요. 동일한 원리가 적용된다고 보면 됩니다.
      (4) 일차연립방정식의 해를 구하는 것과 역행렬을 구하는 것과의 관련성
  1. 행렬식
    1. 행렬식이 무엇인지 설명할 수 있다.
      기본행연산과 행렬식의 관련성을 설명할 수 있으며 기본행렬의 행렬식을 구할 수 있다.
      행렬의 곱, 스칼라 곱, 전치 등의 행렬 연산과 행렬식과의 관련성을 설명할 수 있다.
      정방행렬이 정칙행렬이 되기 위한 행렬식의 조건을 설명할 수 있다.
  1. 크래머 공식과 역행렬
    1. 크래머 공식이 무엇인지 설명할 수 있고 크래머 공식을 이용하여 일차연립방정식을 풀 수 있다.
    2. 행렬식을 이용하여 역행렬을 구할 수 있다.
    3. 행렬식과 역행렬을 이용하여 일차연립방정식을 풀 수 있다.
    4. 행렬식을 이용하여 삼각형의 면적을 구할 수 있다.
      1. 평행사변형의 넓이: https://twlab.tistory.com/44, https://lazymatlab.tistory.com/201
  1. 평면벡터와 공간벡터
notion image
  1. 벡터공간
      • 체(field)
        • 스칼라
      • 벡터공간
        • 벡터
        • 행/열백터공간
      • 부분공간
  1. 기저와 차원: https://tendowork.tistory.com/87
    1. 일차결합
      1. 생성원
    2. 백터들의 일차독립성
      1. 일차독립
      2. 일차종속
    3. 기저와 차원
      1. 기저 basic
      2. 표준기저
      3. 차원 = 기저를 구성하는 벡터의 차원
      4. 허근을 가질 조건: https://mathbang.net/335#gsc.tab=0
  1. 선형변환과 행렬
    1. 일반적인 벡터공간에서 좌표계를 정의하는 방법을 설명할 수 있다.주어진 선형변환에 대해서 행렬로 표현할 수 있다.주어진 선형변환에서 벡터공간의 기저를 서로 다른 것으로 사용할 때, 각각을 행렬로 표현할 수 있고, 두 행렬 사이의 관계를 설명할 수 있다.
  1. 선형변환과 행렬
    1. 일반적인 벡터공간에서 좌표계를 정의하는 방법을 설명할 수 있다.주어진 선형변환에 대해서 행렬로 표현할 수 있다.주어진 선형변환에서 벡터공간의 기저를 서로 다른 것으로 사용할 때, 각각을 행렬로 표현할 수 있고, 두 행렬 사이의 관계를 설명할 수 있다.
  1. 고유값과 고유벡터
    1. 선형변환에 대응하는 행렬에 대한 고유값과 고유벡터의 정의와 의미를 설명할 수 있다.행렬 M의 특성방정식이 무엇인지 설명할 수 있다.주어진 행렬에 대해 특정방정식을 유도하고, 행렬의 고유값과 고유벡터를 계산할 수 있다.
  1. 행렬의 대각화
    1. 행렬의 대각화의 의미를 설명할 수 있다.주어진 행렬이 대각화 가능한지 판별할 수 있다.주어진 행렬을 대각화할 수 있으며, 이때 필요한 정칙행렬 P와 대각행렬 D를 구할 수 있다.행렬의 대각화 이론을 이용하여 피보나치 수열을 설명할 수 있다.
14. 내적공간과 직교행렬
일반 벡터공간에서 내적의 정의를 설명할 수 있다.내적공간에서 벡터의 크기와 벡터 사이의 사이각을 구할 수 있다.내적공간에서 직교벡터, 직교기저, 직교보공간 등의 정의를 설명하고 관련 성질을 설명할 수 있다.직교행렬의 정의와 특성을 설명할 수 있다.직교변환의 정의와 특성을 설명할 수 있다.
  1. 직교화과정과 최소자승법
    1. 주어진 벡터를 직교기저와 내적을 이용하여 일차결합으로 표현할 수 있다.그램-슈미트 방법을 설명할 수 있고, 이를 이용하여 주어진 기저로부터 직교기저를 구할 수 있다.벡터 A의 내적공간 W로의 정사영벡터에 대해 그 의미와 특성을 설명할 수 있다.주어진 방정식을 최소자승법으로 풀 수 있다.
      미분이란
      • ∫2xdx의 의미는, 2x를 무한히 작게 쪼개서(dx) 무한히 더해라(∫)라는 의미
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veganee