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과학

대역행렬

대역행렬과학
영문명
Banded matrix
아래 대역폭 l
i-j > l이면 A(i,j) = 0
위 대역폭 u
j-i > u이면 A(i,j) = 0
중요한 구분
비영 원소의 수와 대역폭은 다름
대역행렬은 주대각선 주변의 정해진 폭 밖에 있는 원소가 모두 0인 행렬이다. 아래쪽과 위쪽의 폭은 서로 다를 수 있다. 대역폭은 0이 아닌 원소의 개수보다 대각선에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 나타낸다.

대각선과의 거리로 세기

주대각선의 거리는 0이고 바로 아래 줄의 거리는 1이다. 아래 대역폭이 2라면 i-j가 3 이상인 위치는 모두 0이어야 한다. 허용된 대역 안의 원소가 모두 0이 아니어야 한다는 조건은 없다.

중간 줄이 비어 있어도 된다

5행 5열 행렬의 모든 대각 원소를 1로 놓고 셋째 행 첫째 열만 7로 바꾸자. 이 원소는 주대각선보다 두 줄 아래에 있으므로 아래 대역폭은 2, 위 대역폭은 0이다. 바로 아래 부대각선이 전부 0이어도 아래 폭이 1로 줄어들지는 않는다.

희소성과 같은 개념은 아니다

100행 100열 행렬에서 대각 원소가 모두 1이고 첫째 행 백째 열에만 1이 더 있다고 하자. 0이 아닌 원소는 101개뿐이지만 위 대역폭은 99다. 반대로 주대각선 근처의 몇 줄에 원소가 많이 모여 있으면 비영 원소가 더 많아도 대역폭은 작을 수 있다.

특수 형태를 함께 읽기

대각행렬은 위아래 대역폭이 모두 0이다. 삼중대각행렬은 위아래 대역폭이 각각 최대 1이다. 상부 헤센베르크 행렬은 아래 대역폭이 최대 1이지만 위쪽은 넓게 남을 수 있다. 같은 행렬도 행과 열의 순서를 바꾸면 비영 원소의 위치와 대역폭이 달라질 수 있다.

관련 문서

희소행렬 / 대각행렬 / 헤센베르크 행렬 / 삼각행렬 / 행렬 / 단위행렬