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과학

고유공간

고유공간과학
영문명
Eigenspace
정의
Eλ = {v : Av=λv}
동치 표현
(A−λI)v = 0의 해공간
영벡터
공간에는 포함됨
고유공간은 고유값 λ에 대해 Av=λv를 만족하는 모든 벡터의 집합이다. 해당 고유벡터들에 영벡터를 더한 공간이며 A−λI의 영공간과 같다.

고유벡터와 공간

고유벡터는 0이 아닌 벡터만을 뜻하지만 고유공간에는 영벡터도 포함한다. 이 덕분에 같은 고유값의 벡터들을 더하거나 스칼라배해도 공간 안에 남는 선형공간으로 다룰 수 있다.

간단한 예

A=diag(2,2,5)에서 고유값 2의 고유공간은 모든 (a,b,0)이다. 고유값 5의 고유공간은 모든 (0,0,c)다. 각각의 0이 아닌 벡터가 해당 고유값의 고유벡터다.

차원과 중복도

고유공간의 차원은 그 고유값의 기하적 중복도라고 한다. 특성다항식의 근이 반복되는 정도인 대수적 중복도와 구별해야 한다. 두 값이 언제나 같다고 가정할 수는 없다.

여러 방향의 표현

고유공간의 기저를 찾으면 같은 고유값의 모든 고유벡터를 그 기저의 선형결합으로 나타낼 수 있다. 단, 영벡터를 만드는 조합은 고유공간에는 있지만 고유벡터 자체에는 해당하지 않는다.

관련 문서

고유값 / 고유벡터 / 선형결합 / 기저 (선형대수학) / 벡터 공간 / 특성다항식 / 대각화