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과학

내적 공간

내적 공간과학
영문명
Inner product space
기본 바탕
실수 또는 복소수 벡터 공간
추가 구조
내적
주요 개념
길이, 직교와 사영
내적 공간은 벡터의 쌍에 수를 대응시키는 내적이 주어진 벡터 공간이다. 내적으로 벡터의 길이와 직교 관계를 정의할 수 있어 기하학적 관점을 더 넓은 대상에 적용하는 기반이 된다.

좌표의 곱에서 시작하기

실수 좌표 벡터에서는 같은 위치의 성분을 곱한 뒤 더하는 연산을 내적으로 사용할 수 있다. 예를 들어 (1, 2)와 (3, 4)의 표준 내적은 11이다. 다만 내적 공간의 개념은 이 표준 좌표 계산보다 넓다.

길이를 만드는 조건

벡터를 자기 자신과 내적한 값은 음이 아니며, 영벡터일 때에만 0이 되어야 한다. 이 값의 제곱근으로 길이를 정의한다. 내적은 덧셈과 스칼라 곱에 대해서도 정해진 선형성 및 대칭 조건을 만족해야 한다. 복소수에서는 켤레가 포함된 대칭 조건을 사용한다.

직교와 분해

두 벡터의 내적이 0이면 서로 직교한다고 한다. 실수 평면에서는 수직이라는 기하학적 의미와 연결된다. 직교하는 방향들을 이용하면 벡터를 서로 구분되는 성분으로 나누고 한 부분공간에 사영하는 문제를 다룰 수 있다.

화살표 밖의 벡터

조건을 갖춘 함수들의 공간에도 적분을 이용한 내적을 정의할 수 있다. 그러면 함수 사이의 직교성과 크기를 논할 수 있다. 단순한 곱셈식이나 적분식이라고 모두 내적이 되는 것은 아니며, 대상 공간에서 필요한 성질이 성립하는지 확인해야 한다.

관련 문서

벡터 공간 / 선형 변환 / 선형대수학 / 적분