matrix의 처음 등장은 Linear equation을 matrix의 곱으로서 표현한다는 것에서 시작되었습니다.
그러나 matrix를 다른 관점에서도 이해할 수가 있습니다.
바로 matrix를 Linear transformations으로 해석하는 것입니다.
A:m×nA:m×n
A:Rn→Rm
ex)

1) 벡터를 스칼라 c배 하는 것
A=[c00c]
A[xy]=[cxcy]
2) 벡터를 y=x 대칭
A=[0110]
A[xy]=[yx]
3) 벡터를 x축에 정사영
A=[1000]
A[xy]=[x0]
Definition)
T:V→W is called Linear Transformation (V,W : vector spaces)
if T(ax+by)=aT(x)+bT(y)
a,b∈R
x,y∈V
ex) A:R2→R3
A[10]=[123]
A[01]=[456]
T:V→W
v1,v2,…,vn form a basis of V
If we know Tvi(i=1,…,n) then we can determine Tv
v=c1v1+c2v2+…+cnvn
Tv=c1Tv1+…+cnTvn
Question) Does any linear transformation lead to a matrix?
ex)
1) Polynomials
Pn={Polynomials with deg ≥n} is a vector space
P(t)=a0+a1t+a2t2+⋯+antn
basis : 1,t,t2,⋯,tn{Span PnLinearly independent
c0+c1t+⋯+cntn=0⇔c0=c1=⋯=cn=0
2) Differential
ddtPn : Linear
ddt(aP1(t)+bP2(t))=adP1dt+bdP2dt
basis : 1,t,t2,t3
각 basis를 e1,e2,e3,e4∈R4
a0+a1t+a2t2+a3t3↔[a0a1a2a3]∈R4
ddt1(e0)=0
ddtt=1=e1
ddtt2=2t=2e2
ddtt3=3t2=3e3
1+t+t2diff⟶1+2t
이를 matrix로 표현하면 다음과 같다.
differential transformation matrix : Adiff=[0100002000030000][1110]=[1200]
integral transformation matrix : Aint=[00001000012000013000014]
AintAdiff=[01000002000003000004][00001000012000013000014]=[1000010000100001]
+ Some examples for 2×2 matrix

(1). Rotation by θ
Qθ[10]=[cosθsinθ]
Qθ[01]=[−sinθcosθ]
Qθ=[cosθ−sinθsinθcosθ]
Q2θ=Qθ⋅Qθ=Q2θ
[cosθ−sinθsinθcosθ][cosθ−sinθsinθcosθ]=[cos2θ−sin2θsin2θcos2θ]
ex) Qθ⋅Qφ=Qθ+φ
(2). Projection on the line

P[10]=cosθ[cosθsinθ]=[cos2θcosθsinθ]
P[01]=sinθ[cosθsinθ]=[cosθsinθsin2θ]
P=[cos2θcosθsinθcosθsinθsin2θ]
P2=P
이미 projection한 것에 대해 또 projection을 하면 처음 Projection한 것과 동일한 결과가 나옵니다.
(3). Reflection
12(H[xy]+[xy])=P[xy]
⇒H[xy]=(2P−I)[xy]
H=2P−I
H2=4P2−4P+I2
y=x 축에 대해 reflection하면 다시 reflection했을 때 (⇒H2) 원래 자리로 돌아온다. (⇒I)
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