위키득계정 ↗
과학

슈어 보완

슈어 보완과학
영문명
Schur complement
블록 배치
M = ((A,B),(C,D))
A에 대한 표현
S = D-CA⁻¹B
표준 정의의 조건
A가 가역
슈어 보완은 블록 행렬에서 일부 변수를 소거한 뒤 남는 계수 행렬이다. M의 네 블록을 A, B, C, D로 나누고 A가 가역이면 A에 대한 슈어 보완은 D-CA⁻¹B다. 단순히 D 블록만 떼어 내는 것과는 다르다.

변수를 없애며 생기는 행렬

블록 연립방정식을 Ax+By=f, Cx+Dy=g로 쓰자. 첫 식에서 x=A⁻¹(f-By)를 얻어 둘째 식에 넣으면 (D-CA⁻¹B)y=g-CA⁻¹f다. 왼쪽의 계수뿐 아니라 오른쪽 우변도 함께 달라진다.

스칼라 블록으로 확인하기

두 식이 2x+3y=8, 4x+7y=18이면 A=2, B=3, C=4, D=7이다. 슈어 보완은 7-4×(1/2)×3 = 1이고 바뀐 우변은 18-4×(1/2)×8 = 2다. 따라서 y=2, x=1을 얻는다.

어느 블록에 대한 것인지 중요하다

같은 예제에서 D에 대한 슈어 보완은 2-3×(1/7)×4 = 2/7이다. A에 대한 값 1과 다르다. 대신 행렬식은 2×1 = 7×(2/7) = 2로 일치한다. 블록을 지정하지 않으면 어떤 소거를 뜻하는지 모호해질 수 있다.

역행렬을 쓸 수 없는 경우

선택한 블록이 특이행렬이면 표준 정의의 역행렬을 사용할 수 없다. 유사역행렬을 쓰는 일반화도 있지만 표준 소거 공식에 무조건 대입해 같은 성질을 기대하면 안 된다. 슈어 분해와 이름이 비슷해도 두 개념은 서로 다른 행렬 연산이다.

관련 문서

슈어 분해 / 역행렬 / 무어 펜로즈 유사역행렬 / 행렬식 / 연립방정식 / 가우스 소거법 / 행렬