diff --git a/Major Study/pages/4.4 정규직교기저와 그람-슈미트 과정.md b/Major Study/pages/4.4 정규직교기저와 그람-슈미트 과정.md index 520050a..e151cc2 100755 --- a/Major Study/pages/4.4 정규직교기저와 그람-슈미트 과정.md +++ b/Major Study/pages/4.4 정규직교기저와 그람-슈미트 과정.md @@ -180,23 +180,24 @@ deck:: Logseq/전공공부/선형대수학 - 💡 $5 \times 5$ 아다마르는 불가능: 두 열의 내적이 $\pm 1$ 다섯 개의 합인데, 홀수 개의 $\pm 1$ 은 0이 될 수 없다. - **확인문제 4.4B** (직교 열의 핵심 한 줄): $Q^{\mathrm{T}}Q$ 가 대각(항등)이라 역행렬이 공짜가 되고, 사영이 "축별로 따로 사영해서 **더하기만** 하면 되는 것"으로 쪼개진다는 것. - ### ❓ 스스로 점검 - - 정규직교의 두 조건은? 그것이 $Q^{\mathrm{T}}Q = I$ 한 줄과 같은 이유는? + - 정규직교의 두 조건은? 그것이 $Q^{\mathrm{T}}Q = I$ 한 줄과 같은 이유는? #card - 서로 직교 ($i \neq j$ 이면 $q_i^{\mathrm{T}}q_j = 0$) + 각자 크기 1 ($q_i^{\mathrm{T}}q_i = 1$). - $Q^{\mathrm{T}}Q$ 는 열들의 내적 표: 비대각 = 서로의 내적 = 0, 대각 = 자기 내적 = 1 → 정확히 $I$. - - $Q^{\mathrm{T}}Q = I$ 와 $QQ^{\mathrm{T}} = I$ 는 언제 성립하는가? "직교행렬"이라는 이름은 언제 쓰나? + - $Q^{\mathrm{T}}Q = I$ 와 $QQ^{\mathrm{T}} = I$ 는 언제 성립하는가? "직교행렬"이라는 이름은 언제 쓰나? #card - $Q^{\mathrm{T}}Q = I$: 직사각이어도 항상. $QQ^{\mathrm{T}} = I$: 정사각일 때만. - 직사각이면 $QQ^{\mathrm{T}}$ 는 열공간 위로의 사영행렬이다. - "직교행렬"은 정사각인 경우에만 부르는 이름 ($Q^{\mathrm{T}} = Q^{-1}$). - - 반사행렬 $Q = I - 2uu^{\mathrm{T}}$ 를 사영의 언어로 읽으면? + - 반사행렬 $Q = I - 2uu^{\mathrm{T}}$ 를 사영의 언어로 읽으면? #card - $uu^{\mathrm{T}}$ 는 $u$ 방향(거울의 법선) 사영행렬. $Qb = b - 2(u\text{방향 성분})$, 즉 거울에 수직인 성분만 부호 반전. - 성질: $Q^{\mathrm{T}} = Q$, $Q^2 = I$ (두 번 반사 = 원위치), 크기 보존. - - $Q$ 를 곱해도 변하지 않는 두 가지와 그 한 줄 증명은? + - $Q$ 를 곱해도 변하지 않는 두 가지와 그 한 줄 증명은? #card - 크기와 사잇각(내적). $\|Qx\|^2 = x^{\mathrm{T}}Q^{\mathrm{T}}Qx = x^{\mathrm{T}}x$, $(Qx)^{\mathrm{T}}(Qy) = x^{\mathrm{T}}y$. - 실용적 의미: 수치 계산에서 오차가 증폭되지 않는다. - - $A$ 가 $Q$ 로 바뀌면 사영 3공식이 어떻게 되나? 정사각이면 식 (6)은 무엇을 말하나? + - ![식 (6): b의 직교 분해 (p.255)](../assets/4장_p255_식6_b분해.png) + $A$ 가 $Q$ 로 바뀌면 사영 3공식이 어떻게 되나? 정사각이면 식 (6)은 무엇을 말하나? #card - $\hat{x} = Q^{\mathrm{T}}b$, $p = QQ^{\mathrm{T}}b$, $P = QQ^{\mathrm{T}}$ (역행렬 소멸). - 정사각이면 $b = q_1(q_1^{\mathrm{T}}b) + \cdots + q_n(q_n^{\mathrm{T}}b)$: $b$ 를 기저로 분해하며, 각 좌표가 내적으로 공짜. - - 그람-슈미트를 한 문장으로? $R = Q^{\mathrm{T}}A$ 가 상삼각인 이유는? 연산량은? + - 그람-슈미트를 한 문장으로? $R = Q^{\mathrm{T}}A$ 가 상삼각인 이유는? 연산량은? #card - 새 벡터에서 기존 직교벡터들 위로의 사영을 빼고(오차벡터만 남기고), 마지막에 크기로 나눈다. - $a_j$ 는 $q_1, \ldots, q_j$ 의 결합이라 나중 $q_i$ ($i > j$)와의 내적 $r_{ij} = 0$ → 상삼각. - 곱셈 $mn^2$ 번 (열마다 이전 $q$ 들과 내적 + 빼기, 각 $m$ 번씩). @@ -251,4 +252,4 @@ deck:: Logseq/전공공부/선형대수학 - $Q_2$: $uu^{\mathrm{T}} = \begin{bmatrix} 0&0&0 \\ 0&\frac{1}{2}&\frac{1}{2} \\ 0&\frac{1}{2}&\frac{1}{2} \end{bmatrix}$ → $Q_2 = \begin{bmatrix} 1&0&0 \\ 0&0&-1 \\ 0&-1&0 \end{bmatrix}$. 거울은 평면 $y + z = 0$. - $(1, 1, 1)$: $u$ 방향 성분 $= (u^{\mathrm{T}}x)u$, $u^{\mathrm{T}}x = \sqrt{2}$ → $Q_2 x = (1,1,1) - 2\sqrt{2}u = (1, -1, -1)$. 행렬 곱으로도 $(1, -1, -1)$ ✓. - 검산: $Q_1^2 = I$, $Q_2^2 = I$ (두 번 반사 = 원위치), 둘 다 대칭 ✓. - - 핵심 문장: 반사행렬 제조법 = "법선 $u$ 잡고 $I - 2uu^{\mathrm{T}}$". 효과 확인은 "$u$ 성분만 부호 반전"으로 암산 검산이 된다. + - 핵심 문장: 반사행렬 제조법 = "법선 $u$ 잡고 $I - 2uu^{\mathrm{T}}$". 효과 확인은 "$u$ 성분만 부호 반전"으로 암산 검산이 된다. \ No newline at end of file