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과학

헤센베르크 행렬

헤센베르크 행렬과학
영문명
Hessenberg matrix
상부 형식
i > j + 1이면 H(i,j) = 0
허용 영역
대각선과 첫 아래 부대각선 및 그 위쪽
대표 용도
고유값 계산의 전처리
헤센베르크 행렬은 대각선에서 한 칸 떨어진 부분까지 원소를 허용하고 그 바깥을 0으로 제한한 정사각 행렬이다. 상부 헤센베르크 행렬에서는 첫 번째 아래 부대각선보다 아래에 있는 원소가 모두 0이다. 고유값 계산을 위한 중간 형태로 쓰인다.

삼각행렬보다 한 줄 넓다

상삼각행렬은 대각선 아래가 전부 0이다. 상부 헤센베르크 행렬은 바로 아래 한 줄을 남길 수 있다. 하부 형식은 방향을 뒤집어 첫 위 부대각선보다 위쪽을 0으로 제한한다.

허용되는 원소를 확인하기

세 행이 (1,2,3), (4,5,6), (0,7,8)인 행렬 H를 생각하자. 셋째 행 첫째 열은 0이므로 상부 헤센베르크 조건을 만족한다. 둘째 행 첫째 열의 4와 셋째 행 둘째 열의 7은 남아 있어도 된다. 따라서 이 예제는 상삼각행렬은 아니다.

대각 원소만으로 읽을 수 없다

예제의 대각 원소를 곱하면 40이지만 행렬식은 1×(40-42)-2×32+3×28 = 18이다. 삼각행렬의 대각 원소를 그대로 고유값으로 읽는 성질을 이 형태에 적용할 수는 없다. 첫 아래 부대각선의 원소도 계산에 영향을 준다.

원래 행렬과의 관계

헤센베르크 분해는 A = QHQ* 형태로 나타낼 수 있다. Q가 유니터리 행렬이면 이 닮음 변환은 고유값을 보존한다. 원래 행렬의 일부 원소를 임의로 0으로 바꾸는 작업과는 다르다. 분해 결과는 QHQ*가 원래 행렬을 재현하는지 함께 확인한다.

관련 문서

삼각행렬 / 고유값 / 행렬식 / 슈어 분해 / 직교행렬 / 행렬 / 닮음행렬