MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第2章 その29【対称行列と二次形式①】

MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第2章 その29【対称行列と二次形式①】 数値計算
MATLAB,Python,Scilab,Julia比較 第2章 その29【対称行列と二次形式①】

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はじめに

正規方程式を導出するまでの説明。
今回は対称行列について。

登場人物

博識フクロウのフクさん

指差しフクロウ

イラストACにて公開の「kino_k」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=iKciwKA9&area=1

エンジニア歴8年の太郎くん

技術者太郎

イラストACにて公開の「しのみ」さんのイラストを使用しています。
https://www.ac-illust.com/main/profile.php?id=uCKphAW2&area=1

ロードマップ【再掲】

フクさん
フクさん

前回見せたロードマップを再掲しておこう。
この中の対称行列が今回の説明範囲だ。

正規方程式に至る道、二次形式、対称行列、二次形式の微分、グラム行列、二乗和誤差、正規方程式
太郎くん
太郎くん

毎回こんな感じで確認していくと、今どこら辺をやってるかわかりやすいね。

対称行列

太郎くん
太郎くん

で、今回は対称行列ってことだけど、
名前的に左右対称な行列ってことかな?

フクさん
フクさん

対称は対称なんだけど、
左右対称ではないな。

太郎くん
太郎くん

じゃー、どう対称なのさー。

フクさん
フクさん

対角に対して対称だな。

太郎くん
太郎くん

対角?

フクさん
フクさん

3×3の正方行列で表現するとこんな感じになるな。

対称行列、対角部、対称
太郎くん
太郎くん

なるほど、左上から右下へ斜め方向の要素を指して対角っていうのか。

フクさん
フクさん

あと、当然ではあるけど、必ず正方行列だな。

太郎くん
太郎くん

とすると、単位行列も対称行列?

フクさん
フクさん

そうだね。
対称行列の対角部以外が0になっているものを対角行列と言うのだけど、
その対角行列の対角部が1になっているものを指す。

太郎くん
太郎くん

対角行列という新しい用語がぶっこまれたが、まぁ対角部だけに数値が入っているようなものか・・・。

対称行列の性質

フクさん
フクさん

そして対称行列の性質を説明しておこう。

フクさん
フクさん

これは当たり前と言えば当たり前なのだが、
転置しても値が変化しない

太郎くん
太郎くん

そうなの?

フクさん
フクさん

これを見ればわかると思う。

対称行列の転置
太郎くん
太郎くん

あ、なるほど。
確かにこれは転置しても変化しないね。
言われてみれば当たり前か。

対称行列がどこで生きてくるのか?

太郎くん
太郎くん

で、この対称行列ってどこで使うの?

フクさん
フクさん

次回からやっていく予定の
二次形式、二次形式の微分、グラム行列で使うな。
よって、まずは対称行列というものの存在をしってもらうだけでOKだ。

太郎くん
太郎くん

確かに存在すら知らないと、何を説明してもらってるか分からなくなりそうだもんね。

まとめ

フクさん
フクさん

まとめだよ。

  • 対称行列について説明。
    • 対角部を中心に対象となっている正方行列。
    • 単位行列も対称行列の一種ではある。
      • 厳密には対称行列の一種である対角行列の一種が単位行列。
  • 対称行列は二次形式、二次形式の微分、グラム行列で使用する予定。

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