위키득계정 ↗
과학

랭크-널리티 정리

랭크-널리티 정리과학
영문명
Rank-nullity theorem
행렬의 식
rank(A) + dim Null(A) = n
n의 의미
행렬의 열 개수
적용 조건
정의역이 유한 차원인 선형변환
랭크-널리티 정리는 유한 차원 선형변환에서 상의 차원과 핵의 차원의 합이 정의역의 차원이라는 정리다. m×n 행렬 A에서는 rank(A)+dim Null(A)=n으로 나타난다.

출력과 0으로 가는 입력

열공간의 차원은 가능한 출력이 형성하는 공간의 차원이다. 영공간의 차원은 0으로 보내지는 입력들의 공간 차원이다. 두 수를 더하면 입력 벡터의 성분 수 n이 된다.

2×3 행렬의 예

두 행이 (1,0,1),(0,1,1)인 A의 랭크는 2다. Ax=0의 해는 (−t,−t,t)로 영공간의 차원은 1이다. 따라서 2+1=3이며 행 개수 2가 아니라 열 개수 3과 일치한다.

해의 자유도

Ax=b에 해가 있을 때 영공간의 차원은 해에 남는 자유로운 방향의 수와 연결된다. 다만 이 정리만으로 특정 b에 대해 해가 있는지까지 결정되지는 않는다. b가 열공간에 속하는지도 확인해야 한다.

공간을 바로 더하는 말은 아니다

열공간과 영공간은 각각 출력과 입력 쪽에 놓이므로 같은 공간의 부분집합이라고 가정할 수 없다. 정리는 두 차원의 수에 관한 등식이다. 두 공간의 원소를 그대로 더해 전체 입력 공간을 만든다는 뜻으로 읽지 않는다.

관련 문서

랭크 (선형대수학) / 열공간 / 영공간 / 행공간 / 차원 / 선형 변환 / 연립방정식 / 벡터 공간