위키득계정 ↗
과학

멱영행렬

멱영행렬과학
영어
Nilpotent matrix
정의 조건
어떤 양의 정수 k에 대해 Aᵏ = 0
멱영 지수
Aᵏ = 0이 되는 최소 양의 정수
고유값
실수 또는 복소수 행렬에서 모두 0
멱영행렬은 어떤 양의 정수 거듭제곱이 영행렬이 되는 정사각행렬이다. 행렬 자체가 영행렬일 필요는 없으며, 해당 선형 변환을 충분히 반복하면 모든 벡터가 영벡터로 보내진다.

0이 되는 거듭제곱

멱영 조건은 행렬을 자기 자신과 반복해서 곱하는 연산에 관한 것이다. 각 성분을 따로 거듭제곱하는 연산이 아니다. 영행렬은 그 자체로 조건을 만족하지만 0이 아닌 성분을 가진 행렬도 멱영일 수 있다.

두 번 적용하면 사라지는 예

첫째 행이 (0, 2), 둘째 행이 (0, 0)인 행렬 A는 (x, y)를 (2y, 0)으로 보낸다. 다시 A를 적용하면 (0, 0)이 되므로 A² = 0이다. A 자체는 영행렬이 아니어서 이 예의 멱영 지수는 2다.

고유값이 0인 이유

Ax = λx를 만족하는 0이 아닌 고유벡터 x가 있다면 Aᵏx = λᵏx다. Aᵏ = 0이므로 λᵏ = 0이 되어 고유값 λ는 0이어야 한다. 실수 또는 복소수 정사각행렬에서는 모든 복소 고유값이 0이라는 조건으로도 멱영성을 특징지을 수 있다.

다른 반복 조건과 비교

멱등행렬은 제곱해도 자신이 되고 대합행렬은 제곱하면 단위행렬이 된다. 멱영행렬은 어떤 단계에서 영행렬이 되는 조건으로 이 둘과 다르다. 양의 크기의 멱영행렬은 가역일 수 없으며, 예의 행렬처럼 영행렬이 아니어도 역행렬이 존재하지 않을 수 있다.

관련 문서

멱등행렬 / 대합행렬 / 영행렬 / 영벡터 / 고유값 / 역행렬 / 선형 변환