Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Features
Speaker Deck
PRO
Sign in
Sign up for free
Search
Search
線形代数というものの見方 / View from Linear Algebra
Search
kaityo256
PRO
December 08, 2020
Education
8
6k
線形代数というものの見方 / View from Linear Algebra
講義のオフィス・アワーの余談
kaityo256
PRO
December 08, 2020
Tweet
Share
More Decks by kaityo256
See All by kaityo256
渡辺研Slackの使い方 / Slack Local Rule
kaityo256
PRO
10
10k
卒論の書き方 / Happy Writing
kaityo256
PRO
54
28k
生成AIとの付き合い方 / Generative AI and us
kaityo256
PRO
13
6.8k
モンテカルロ法(3) 発展的アルゴリズム / Simulation 04
kaityo256
PRO
10
1.6k
UMAPをざっくりと理解 / Overview of UMAP
kaityo256
PRO
11
3.9k
SSH公開鍵認証による接続 / Connecting with SSH Public Key Authentication
kaityo256
PRO
7
720
論文紹介のやり方 / How to review
kaityo256
PRO
18
89k
デバッグの話 / Debugging for Beginners
kaityo256
PRO
18
1.9k
ビット演算の話 / Let's play with bit operations
kaityo256
PRO
8
690
Other Decks in Education
See All in Education
HCI and Interaction Design - Lecture 2 - Human-Computer Interaction (1023841ANR)
signer
PRO
0
1.5k
心理学を学び活用することで偉大なスクラムマスターを目指す − 大学とコミュニティを組み合わせた学びの循環 / Becoming a great Scrum Master by learning and using psychology
psj59129
1
600
アジャイルの知見から新卒研修作り、そして組織作り
pokotyamu
0
130
【洋書和訳:さよならを待つふたりのために】第2章 ガン特典と実存的フリースロー
yaginumatti
0
100
くまのココロンともぐらのロジ
frievea
0
130
Use Cases and Course Review - Lecture 8 - Human-Computer Interaction (1023841ANR)
signer
PRO
0
1.3k
Surviving the surfaceless web
jonoalderson
0
280
Google Gemini (Gem) の育成方法
mickey_kubo
2
960
子どものためのプログラミング道場『CoderDojo』〜法人提携例〜 / Partnership with CoderDojo Japan
coderdojojapan
PRO
4
17k
1008
cbtlibrary
0
120
1125
cbtlibrary
0
160
令和エンジニアの学習法 〜 生成AIを使って挫折を回避する 〜
moriga_yuduru
0
210
Featured
See All Featured
[RailsConf 2023 Opening Keynote] The Magic of Rails
eileencodes
31
9.8k
Visualizing Your Data: Incorporating Mongo into Loggly Infrastructure
mongodb
48
9.8k
Amusing Abliteration
ianozsvald
0
80
Improving Core Web Vitals using Speculation Rules API
sergeychernyshev
21
1.3k
ReactJS: Keep Simple. Everything can be a component!
pedronauck
666
130k
Practical Orchestrator
shlominoach
190
11k
Keith and Marios Guide to Fast Websites
keithpitt
413
23k
How People are Using Generative and Agentic AI to Supercharge Their Products, Projects, Services and Value Streams Today
helenjbeal
1
92
Lightning Talk: Beautiful Slides for Beginners
inesmontani
PRO
1
410
Git: the NoSQL Database
bkeepers
PRO
432
66k
The Cost Of JavaScript in 2023
addyosmani
55
9.4k
RailsConf 2023
tenderlove
30
1.3k
Transcript
1 線形代数というものの見方 慶應義塾大学理工学部物理情報工学科 渡辺 2020/12/8
2 先生方は線形代数が大事大事って連呼するけど、 何がそんなに大事なの?何を覚えれば良いの? 線形代数はもちろん大事な学問ですが、大事なのは 「線形代数」という「ものの見方」です
3 線形空間における要素の間の代数的構造を調べる学問 線形空間Vとは 要素の線形和がまたその空間の要素になる Ԧ , Ԧ ∈ ⟹ a
Ԧ + Ԧ ∈ 例:3次元ベクトル , () ∈ ⟹ a + ∈ 例:関数
4 「構造」が同じなら、もとが何であったか気にしなくて良い 3次元ベクトル 関数 内積 ( Ԧ , Ԧ )
≡ Ԧ ∙ Ԧ (, ) ≡ න ∗ 固有値 固有ベクトル Ԧ = λ Ԧ = λ = e 直交、基底、固有値、固有ベクトルといった考えが そのまま関数にも使える→フーリエ・ラプラス解析
5 • 円を10等分し、0から9まで数字を書く • ある段の「一の位」を結んでいく • 1の段から9の段までやる • どんな図形がでてくるか? 例:3の段
0→3→6→9→2→5→8→1→4→7→0
6 • 1と9、2と8など「足して10」になる数は同じ形 • 5は同じ形が存在しない なぜそんな性質を持っているのだろう?
7 0から9までの目盛りがあるダイアル 時計回りにn目盛り回す操作: 演算が閉じている = + 結合則が成り立つ ( ) =(
) 単位元が存在する 0 逆元が存在する この操作とダイアルの状態は群を作る −1 = 10−
8 反時計まわりに角度θだけ回す操作 ダイアルの状態をベクトル で表すと 1 0 = cos − sin
sin cos n目盛り回す操作: = 2/10 の表現 ※回転方向が逆だけど許して
9 = cos − sin sin cos 回転行列は直交行列 直交行列Mの性質 •
行・列ベクトルがそれぞれ正規直交基底をなす • 転置行列が逆行列になる = 1 = 0 = ∴ = −1
10 = cos − sin sin cos = cos sin
−sin cos = − 回転行列 回転行列の転置 右にn目盛り回す操作: 10− = − 10-n目盛り回すと逆元: −1 = 10− 転置とると逆元: = −1 = −
11 10− = − 10−5 = 5 右に10-n目盛り回す=左にn目盛り回す 自己共役 共役
同じ形を持つ操作の表現はお互いに随伴行列(エルミート共役)の関係
12 一次元調和振動子の運動方程式 ሶ = − ሶ = Ԧ () =
() () とベクトル表示すると Ԧ = Ԧ = 0 −1 1 0
13 Ԧ = Ԧ を形式的に解くと Ԧ = exp() Ԧ 0
exp = + + 2 2 2 + ⋯ + ! + ⋯ を計算する必要がある
14 行列の対角化 = −1 対角行列 = ( −1) = −1−1−1
⋯ −1 = −1 ∴ = −1 ※今回はこれ使わなくても計算できるけど
15 = 0 −1 1 0 exp = cos −sin
sin cos 一次元調和振動子の運動方程式 ሶ = − ሶ = 回転行列 は回転を表していた 回転行列の生成子 (微小回転)
16 時間発展が「回転」なのだから「半径」が保存する(※) Ԧ = 半径の2乗 | Ԧ |2 = 2
+ 2 = 2 • 運動方程式は微小回転を表している • 時間発展は時間を角度とした回転 • エネルギーは回転の保存量 ※より正確には、保存しているのは面積 エネルギーの2倍
17 「群を作る操作」の表現として行列が出てくる 操作の性質は行列の性質として現れる • 回転行列は直交行列 • 直交行列は転置が逆行列 • 回転の逆行列は逆回転 運動方程式にも行列が現れる
• 時間発展とは広義の回転である • 時間とは回転角度である • 行列の指数関数の計算に対角化が必要になる • 操作の保存量としてエネルギーが現れる (行列式が関係している)
18 今日説明できなかったけど重要なこと • 微分や行列は「線形演算子」として同一視できる • フーリエ変換は基底の取り換えである • 時間発展演算子の最大固有値の状態が平衡状態 • etc.
要するに何がいいたかったの? 行列とは広い意味で回転を表すと思うと いろいろ見えてくるものがあるということ ※要するに様々なところに線形代数が現れる