선형대수(Linear Algebra) 105

2-2. 선형독립, 선형종속

1. 선형종속(Linearly Dependent) & 선형독립(Linearly Independent) Span{ (2,3), (4,6) }이 있을 때, 두 벡터로 생성할 수 있는 모든 벡터는 무엇일까? (2,3)과 (4,6)은 한 직선 위에 있기 때문에, Span{ c*(2,3) }과 같이 표현할 수 있다. 즉, 첫 번째 벡터의 스칼라곱으로 간단히 나타낼 수 있다. R²상에서 생성할 수 있는 벡터는 직선뿐이다. 이러한 것을 보고 선형종속이라고 한다. 어떤 벡터를 선택하든 새로운 방향이나 정보가 없기 때문에, 크기만 커질 뿐 동일한 방향으로 진행하며 직선을 벗어나는 새로운 차원이 주어지지 않는다. R³공간에서 동일선상에 없는 벡터a와 또 다른 벡터b가 있으면 2차원 공간을 정의하게 된다. 이 평면이 노란색..

2-1. 선형결합과 생성

1. 선형결합(Linear Combination) 선형대수학 전반에서 등장하는 선형결합에 대해서 알아보겠다. 벡터의 선형결합이라는 것은 말 그대로 벡터들을 단순히 다 더하는 것이다. n차원 상의 벡터가 m개만큼 존재할 때, v1~vm까지 임의의 상수를 곱해서 더하는 것이다. 구체적인 예시를 들어보면 아래와 같다. 벡터 a는 (1,2), 벡터 b는 (0,3)이라고 한다면, 임의의 c1과 c2를 곱해서 새로운 벡터를 만들어 낼 수 있다. 이렇게 만들어진 벡터들을 R²위에 표현하면, 어떤 벡터든 a와 b의 선형결합으로 나타낼 수 있다. 결론적으로 Span(a, b)는 R²라고 할 수 있다. 하지만, 어떤 두 벡터가 있더라도 R²의 모든 벡터를 나타낼 수 있는 것은 아니다. a와 b가 영벡터이거나, 동일한 직선..

1-3. 벡터 (단위벡터와 직선의 매개변수 표현)

1. 단위벡터(Unit Vectors) 벡터 v가 2-튜플 (2, 3)이라고 한다면, 이를 어떻게 단위벡터를 활용하여 표현할 수 있을까요? 그러기 위해 일단은 단위벡터를 정의해본다면, 단위 벡터는 길이가 '1'인 벡터이다. 단위 벡터는 종종 알파벳 위에 곡절부호(circumflex)를 쓰고, '햇'이라고 읽는다. v^로 표기되며, '브이 햇'(v hat)으로 읽는다. 단위벡터 i는 수평방향으로 1단위만큼만 움직이는 벡터라고 하고, 단위벡터 j는 수직방향으로 1단위만큼만 움직이는 벡터라고 정의한다면 어떤 2차원 벡터든지 간에 i와 j의 합으로 표현할 수 있다. 벡터 v는 (2, 3)이기 때문에, 2i^ + 3j^으로 표현될 수 있다. (-1, 4)인 벡터 b는 -1i^ + 4j^으로 표현될 수 있다. 벡터..

1-2. 벡터 (벡터의 덧셈과 곱셈)

1. 벡터의 덧셈 벡터 a와 벡터 b 2차원 벡터 두 개가 있다. 간단하게 말하면, 둘 다 두 값을 가진 2차원 벡터이니 대응하는 값을 서로 더하면 된다. 벡터 a와 벡터 b는 모두 실수좌표공간에서 생각해보면 R²의 벡터이며, 2-튜플이다. 이를 시각적으로 혹은 개념적으로 이해하기 위해서 그래프에 그려보면 위와 같이 된다. 크기와 방향만 같다면 시작점을 다른 곳에 그려도 똑같은 벡터이다. 보라색 벡터는 모두 다 같은 벡터 a이며, 녹색 벡터들은 모두 다 벡터 b이다. 두 벡터의 합은 (2, 2)이므로 파란색으로 그려보면 위와 같다. 그래프 상에서 보라색 벡터와 녹색 벡터를 더한 것이 파란색 벡터와 같다는 점을 발견할 수 있다. 즉, 벡터의 덧셈은 원점으로부터 얼마나 움직였나를 알아보는 것이다. 2. 벡터..

1-1. 벡터 (벡터와 실좌표공간)

1. 벡터란 벡터는 크기와 방향을 동시에 나타내는 것이다. 예를 들어 어떤 물체가 시속 5마일로 움직인다고 하면, 이는 벡터가 아니라 스칼라이다. 즉, 단지 크기(속력)은 벡터가 될 수 없다. 방향을 가져서 시속 5마일의 속력으로 동쪽으로 움직이고 있다(속도)고 말해야 벡터가 될 수 있다. 선형대수의 장점은 2차원 뿐만 아니라, 3, 4, 5차원, 6차원 이상으로 원하는 만큼 확장할 수 있고, 상상하기 어려운 3차원 이상을 수학적으로는 표현하여 쉽게 다룰 수 있다는 점이다. 아까의 예로 다시 돌아와서, 시속 5마일+동쪽을 그래프에서 표현하는 방법은 5의 크기를 가지는 화살표를 그리는 것이다. 여기 표현된 크기는 단위마다 시간당 속력을 나타내며, 방향은 오른쪽(동쪽)을 향합니다 그리고 벡터에서 재밌는 점은..