Posted in coursera, linear algebra, matrix

Coding The Matrix 3



Comment

Null space of a matrix is a vector space

standard geneartor 를 이용해서 f(x) = M * x 에서의 M 의 컬럼을 알아낼 수 있다.

어떤 함수 fM * x 형태로 정의되면, flinear function 이다.

어떤 함수 fkernelimage0 으로 하는 집합이다. 다시 말해서 f(x) = M * x 에 대해 null matrix xkernel

linear function f is one-to-one iff its kernel is a trivial vector space

위에 나온 속성은 상당히 중요하다. 왜냐하면 trivial kernel 이면, 다시 말해서 null matrixtrivial 이면, fimage b 는 아무리 많아봐야 하나이기 때문이다.

imageentire co-domain 과 같으면 onto 다.


matrix-vector functioncomposition 은 위처럼 쉽게 증명 가능하다. AB * x

이걸 이용하면 matrix-matrix multiplicationassociativity 도 쉽게 증명 가능하다. (AB)C = A(BC)


Invertible

두 함수가 inverse 관계면 두 매트릭스도 inverse 관계다. 그리고 한 매트릭스의 inverse matrix 가 존재하면 invertible 또는 singular 라 부르며, 아무리 많아봐야 하나의 inverse 만 가진다.


invertible matrix 가 중요한 이유는, invertible matrix 가 존재하면 finvertible 이고, 그 말은 fone-to-one, onto 라는 소리다. 따라서 f(u) = b 에 대해 적어도 하나의 솔루션이 존재하고 (onto), 아무리 많아봐야 하나의 솔루션이 존재한다는 뜻이다 (one-to-one)


함수처럼 매트릭스도 A, Binvertible 일때만 AB 도 그러하다.


AB 에 대해 A, B 가 서로의 inverseABidentity matrix 지만 그 역은 성립하지 않는다.

위 그림의 A 에서 볼 수 있듯이 null spacetrivial 하지 않기 때문에 one to one 이 아니어서 Ainvertible 이 아니다.

AB, BA 가 모두 identity matrix 여야 A, B 가 서로 inverse 다.

매트릭스 Mone-to-one 인지는 trivial kernel 인지를 판별하면 된다. f(x) = M * xlinear function 이기 때문에 trivial kernel 이면 Mone-to-one 이다.

onto 인지는 어떻게 알 수 있을까?


Summary

지금 까지의 내용을 정리하면

  1. u1a * x = b 의 솔루션일때, Va * x = 0 의 솔루션 셋이라 하면, u1 + Va * x = b 의 솔루션 셋이다. 다시 말해서 Vnull matrix
  2. f(x)M * x 형태로 나타낼 수 있으면 linear function 이다.
  3. trivial kernel 이면 linear function fone-to-one 이고, linear function fone-to-one 이면 trivial kernel 을 가진다.


Refs

(1) Title image
(2) Coding the Matrix by Philip Klein

Author

1ambda

Functional, Scala, Akka, Rx and Haskell