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과학

열공간

열공간과학
영문명
Column space
표기
Col(A) 등
구성
열벡터들의 모든 선형결합
m×n 실수 행렬에서
Rᵐ의 부분공간
행렬의 열공간은 그 행렬의 열벡터들을 선형결합하여 만들 수 있는 모든 벡터의 집합이다. m×n 실수 행렬 A의 열공간은 Rᵐ의 부분공간이며 Ax로 표현되는 모든 결과를 모은 공간이다.

행렬 곱의 열 해석

A의 열을 a₁,…,aₙ이라 하면 Ax=x₁a₁+…+xₙaₙ이다. 입력 x의 성분이 각 열에 곱하는 계수가 된다. 따라서 가능한 출력 Ax 전체가 열공간이다.

간단한 예

두 열이 (1,2)와 (2,4)이면 열공간은 모든 (t,2t)로 이루어진 직선이다. 열이 두 개라도 서로 배수이므로 평면 전체를 만들지는 못한다.

연립방정식의 해

Ax=b에 해가 있다는 것은 b가 A의 열벡터들의 선형결합이라는 뜻이다. 즉 b가 열공간에 속할 때에만 해가 있다. 해의 존재와 해의 유일성은 다른 문제다.

입력 공간과 구별

m×n 행렬의 입력 x는 n개의 성분을 가지지만 출력 Ax는 m개의 성분을 갖는다. 열공간은 출력 쪽에 놓인다. 영공간이 입력 쪽의 조건을 다루는 것과 구별한다.

관련 문서

행렬 / 선형결합 / 벡터 공간 / 영공간 / 행공간 / 연립방정식 / 기저 (선형대수학)