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
Sponsored
·
Your Podcast. Everywhere. Effortlessly.
Share. Educate. Inspire. Entertain. You do you. We'll handle the rest.
→
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
この講義について / 00-setup
kaityo256
PRO
0
24
GitHubによるWebアプリケーションのデプロイ / 07-github-deploy
kaityo256
PRO
1
23
演習:Gitの基本操作 / 04-git-basic
kaityo256
PRO
0
24
演習:Gitの応用操作 / 05-git-advanced
kaityo256
PRO
0
18
演習:GitHubの基本操作 / 06-github-basic
kaityo256
PRO
0
19
バージョン管理とは / 01-a-vcs
kaityo256
PRO
1
27
Gitの仕組みと用語 / 01-b-term
kaityo256
PRO
0
18
計算物理におけるGitの使い方 / 01-c-compphys
kaityo256
PRO
2
340
コマンドラインの使い方 / 01-d-cli
kaityo256
PRO
0
12
Other Decks in Education
See All in Education
コマンドラインを見直そう(1995年からタイムリープ)
sapi_kawahara
0
690
2025 Toastmasters Path Reference
boyarsky
0
120
Use Cases and Course Review - Lecture 8 - Human-Computer Interaction (1023841ANR)
signer
PRO
0
1.4k
Information Architectures - Lecture 2 - Next Generation User Interfaces (4018166FNR)
signer
PRO
1
1.8k
Human Perception and Colour Theory - Lecture 2 - Information Visualisation (4019538FNR)
signer
PRO
0
3k
国際卓越研究大学計画|Science Tokyo(東京科学大学)
sciencetokyo
PRO
0
48k
環境・社会理工学院(建築学系)大学院説明会 2026|東京科学大学(Science Tokyo)
sciencetokyo
PRO
0
330
2025-12-11 nakanoshima.dev LT
takesection
0
120
【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
240
Introduction - Lecture 1 - Information Visualisation (4019538FNR)
signer
PRO
0
5.3k
Postcards
gabrielramirezv
0
160
HCI Research Methods - Lecture 7 - Human-Computer Interaction (1023841ANR)
signer
PRO
0
1.4k
Featured
See All Featured
Testing 201, or: Great Expectations
jmmastey
46
8.1k
The untapped power of vector embeddings
frankvandijk
2
1.6k
ピンチをチャンスに:未来をつくるプロダクトロードマップ #pmconf2020
aki_iinuma
128
55k
Building Better People: How to give real-time feedback that sticks.
wjessup
370
20k
The Impact of AI in SEO - AI Overviews June 2024 Edition
aleyda
5
760
Paper Plane
katiecoart
PRO
0
47k
Google's AI Overviews - The New Search
badams
0
930
Discover your Explorer Soul
emna__ayadi
2
1.1k
Designing for Timeless Needs
cassininazir
0
150
ReactJS: Keep Simple. Everything can be a component!
pedronauck
666
130k
Design in an AI World
tapps
0
160
StorybookのUI Testing Handbookを読んだ
zakiyama
31
6.6k
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