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[KOCW 선형대수] 6강. 영벡터공간과 해집합

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제 6강. 영벡터공간과 해집합

Vector Space

= Set of vectors in 

(1) Closed under addition ( 덧셈이 가능하다 )

(2) Closed under scalar multiplication ( 스칼라곱이 가능하다 )

(3)  includes the zerovector( 원점 )

  • Column space of 

= Set of all linear combinations of column vectors in 

if,  -> there are solutions ( 1개 이상 )

if,  -> no solution

  • Span : 벡터들로 만들 수 있는 모든 Linear Combinations 집합 Whole space is constructed by linear combinations

Null space of A (  )


= Set of vectors such that 

There are infinite solutions

They form a vector space - null space of A

  • The null space of a matrix A consists of all vectors x such that ,  -> subspace

(i) Closed under addition

 and  -> , closed under addition

(ii) Closed under scalar multiplication

 -> , closed under scalar multiplication (for any C)


ex) (1)

-> homogeneous equation!  

(2)

-> same 

-->  is in the line (c,c,-c) (1,1,-1)

we will find 

Solving (null space) & 

미지수 개수(unknowns) > 식의 개수(eqns)

=> 해가 아예 없거나(평행), 무수히 많다.

  • For an invertible matrix , the null space  contains only , The column space is the whole space

  • When the null space contains more than the zero vector column space contains less than all vectors

  •  complete solution  and  -> 

ex)

 

(i) 

-> No-Solution



(ii) 

-> infinitely many solutions

 = (1,1)

=> 

가 1,1이면 b_1과 b_2는 2,4가 된다.

 = (-1,1) or (-C, C)

에 대한 해결책들을 line으로 나타낸다.

Echelon Form U and Row Reduced Form R for rectangular mat


-> the simplest matrix that elimination can give it


ex)

Pivot 2 가 0이라 column 2의 Pivot이 존재하지 않는다.


3번식 - 2* 2번식


  • Pivot 위치에 따라 Upper triangular이 된다. == 이것이 "Echelon form U" 이다. 그리고 2번식을 3으로 나눈다

모든 Pivot들이 1이 되었다.

위의 식은 1번식 - 3* 2번식의 결과이다.

이를 " Row Reduced form R " 형태이다. ( 모든 Pivot이 1 )

이는 Pivot위의 성분들을 다 0으로 만들어줄 때 쓰인다.

 ->  and  ( same solution )


Pivot Variables and Free Variables



for solving , the Pivots are " important "

빨간색으로 표시된 성분들은 " Special solution ( reverse sign ) " 이다.


Pivots는 첫 번째, 세 번째 열에 위치해 있다.


  • Pivot Variables with pivot columns = 
  • Free Variables without pivot columns = 


solve =  and 

  • Special Solution : (-3,1,0,0) , (1,0,-1,1) <= (v=1, y=0) and (v=0, y=1)

=> Null space contains all combinations of special solutions using free variables


v,y 와 같은 개수가 null space의 diemension이 됨. 모양새가 4차원 같지만 사실은 2차원이다.

(미지수 = 4 , 표현 가능 벡터 = 2)

원래 

사실 Dim() = 2

나머지 2차원은 row space( 행 벡터 )


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