"순환 행렬(circulant matrix)과 행렬식"의 두 판 사이의 차이

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<h5>이 항목의 수학노트 원문주소</h5>
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==개요==
  
* [[순환 행렬(circulant matrix)과 행렬식]]
+
<math>C_n=\begin{bmatrix}a_0    & a_{1} & \dots  & a_{n-2} & a_{n-1}  \\a_{n-1} & a_0    & a_{1} &        & a_{n-2}  \\\vdots  & a_{n-1}& a_0    & \ddots  & \vdots  \\a_{2}  &        & \ddots & \ddots  & a_{1}  \\a_{1}  & a_{2} & \dots  & a_{n-1} & a_0 \\\end{bmatrix}</math> 꼴의 행렬
  
 
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<h5>개요</h5>
 
 
 
<math>C=\begin{bmatrix}c_0    & c_{n-1} & \dots & c_{2} & c_{1}  \\c_{1} & c_0    & c_{n-1} &        & c_{2}  \\\vdots  & c_{1}& c_0    & \ddots  & \vdots  \\c_{n-2}  &        & \ddots & \ddots  & c_{n-1}  \\c_{n-1}  & c_{n-2} & \dots  & c_{1} & c_0 \\\end{bmatrix}</math> 꼴의 행렬
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
<math>\left( \begin{array}{c}  a_0 \end{array} \right)</math>
 
<math>\left( \begin{array}{c}  a_0 \end{array} \right)</math>
  
<math>\left( \begin{array}{cc}  a_1 & a_2 \\  a_2 & a_1 \end{array} \right)</math>
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<math>\left( \begin{array}{cc}  a_0 & a_1 \\  a_1 & a_0 \end{array} \right)</math>
  
<math>\left( \begin{array}{ccc}  a_1 & a_2 & a_3 \\  a_3 & a_1 & a_2 \\  a_2 & a_3 & a_1 \end{array} \right)</math>
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<math>\left( \begin{array}{ccc}  a_0 & a_1 & a_2 \\  a_2 & a_0 & a_1 \\  a_1 & a_2 & a_0 \end{array} \right)</math>
  
<math>\left( \begin{array}{cccc}  a_1 & a_2 & a_3 & a_4 \\  a_4 & a_1 & a_2 & a_3 \\  a_3 & a_4 & a_1 & a_2 \\  a_2 & a_3 & a_4 & a_1 \end{array} \right)</math>
+
<math>\left( \begin{array}{cccc}  a_0 & a_1 & a_2 & a_3 \\  a_3 & a_0 & a_1 & a_2 \\  a_2 & a_3 & a_0 & a_1 \\  a_1 & a_2 & a_3 & a_0 \end{array} \right)</math>
  
<math>\left( \begin{array}{ccccc}  a_1 & a_2 & a_3 & a_4 & a_5 \\  a_5 & a_1 & a_2 & a_3 & a_4 \\  a_4 & a_5 & a_1 & a_2 & a_3 \\  a_3 & a_4 & a_5 & a_1 & a_2 \\  a_2 & a_3 & a_4 & a_5 & a_1 \end{array} \right)</math>
+
<math>\left( \begin{array}{ccccc}  a_0 & a_1 & a_2 & a_3 & a_4 \\  a_4 & a_0 & a_1 & a_2 & a_3 \\  a_3 & a_4 & a_0 & a_1 & a_2 \\  a_2 & a_3 & a_4 & a_0 & a_1 \\  a_1 & a_2 & a_3 & a_4 & a_0 \end{array} \right)</math>
  
 
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==대각화==
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* [[이산 푸리에 변환]]의 행렬을 이용하여 대각화 할 수 있다
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;정리
 +
primitive인 n-단위근 <math>\omega</math>에 대하여, <math>\omega_j:=\omega^j</math>라 두자. 벡터 <math>(\omega_j^{k})_{0\leq k \leq n-1}</math>는 순환 행렬 <math>C_n</math>의 고유벡터이며, 고유값은 <math>\sum_{k=0}^{n-1}\omega_{j}^{k}a_k</math>로 주어진다
  
 
 
  
<h5>행렬식</h5>
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===예===
 +
* <math>\omega=e^{2\pi i/4}=i</math>
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* 행렬 <math>\mathcal{F}_4</math>를 다음과 같이 정의하자
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:<math>\mathcal{F}_4=\left(
 +
\begin{array}{cccc}
 +
1 & 1 & 1 & 1 \\
 +
1 & \omega  & \omega ^2 & \omega ^3 \\
 +
1 & \omega ^2 & 1 & \omega ^2 \\
 +
1 & \omega ^3 & \omega ^2 & \omega  \\
 +
\end{array}
 +
\right)
 +
</math>
 +
* 다음이 성립한다
 +
:<math>
 +
\mathcal{F}_4^{-1}C_4\mathcal{F}_4=\left(
 +
\begin{array}{cccc}
 +
a_0+a_1+a_2+a_3 & 0 & 0 & 0 \\
 +
0 & a_3 \omega ^3+a_2 \omega ^2+a_1 \omega +a_0 & 0 & 0 \\
 +
0 & 0 & a_1 \omega ^2+a_3 \omega ^2+a_0+a_2 & 0 \\
 +
0 & 0 & 0 & a_1 \omega ^3+a_2 \omega ^2+a_3 \omega +a_0 \\
 +
\end{array}
 +
\right)
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</math>
  
 
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==행렬식==
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;정리
 +
<math>C_n</math>의 행렬식은 다음으로 주어진다
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:<math>\det(C_n)=\prod _{j=0}^{n-1} \sum _{k=0}^{n-1} \omega_{j} ^{ k} a_k</math> 여기서 <math>\omega_j=\exp \left(\frac{2\pi i j}{n}\right)</math>
  
 
+
===예===
 +
:<math>
 +
\begin{array}{l}
 +
\begin{aligned}
 +
\det(C_1)&=a_0 \\
 +
\det(C_2)&=\left(a_0+a_1\right) \left(a_0+\omega  a_1\right) \\
 +
&=a_0^2-a_1^2 \\ 
 +
\det(C_3)&=\left(a_0+a_1+a_2\right) \left(a_0+\omega ^2 a_1+\omega  a_2\right) \left(a_0+\omega  a_1+\omega ^2 a_2\right)\\
 +
&=a_0^3+a_1^3+a_2^3 -3 a_1 a_2 a_0\\
 +
\det(C_4)&=\left(a_0+a_1+a_2+a_3\right) \left(a_0+\omega ^3 a_1+\omega ^2 a_2+\omega  a_3\right) \left(a_0+\omega ^2 a_1+a_2+\omega ^2 a_3\right) \left(a_0+\omega  a_1+\omega ^2 a_2+\omega ^3 a_3\right) \\
 +
&=a_0^4-2 a_2^2 a_0^2-4 a_1 a_3 a_0^2+4 a_2 a_3^2 a_0+4 a_1^2 a_2 a_0-a_1^4+a_2^4-a_3^4+2 a_1^2 a_3^2-4 a_1 a_2^2 a_3
 +
\end{aligned}
 +
\end{array}
 +
</math>
  
 
 
  
 
+
===정수 계수 순환 행렬의 예===
 +
:<math>
 +
\begin{array}{l|l}
 +
\left(
 +
\begin{array}{c}
 +
1
 +
\end{array}
 +
\right) & 1 \\
 +
\hline
 +
\left(
 +
\begin{array}{cc}
 +
1 & 4 \\
 +
4 & 1
 +
\end{array}
 +
\right) & -15 \\
 +
\hline
 +
\left(
 +
\begin{array}{ccc}
 +
1 & 4 & 9 \\
 +
9 & 1 & 4 \\
 +
4 & 9 & 1
 +
\end{array}
 +
\right) & 686 \\
 +
\hline
 +
\left(
 +
\begin{array}{cccc}
 +
1 & 4 & 9 & 16 \\
 +
16 & 1 & 4 & 9 \\
 +
9 & 16 & 1 & 4 \\
 +
4 & 9 & 16 & 1
 +
\end{array}
 +
\right) & -62400 \\
 +
\hline
 +
\left(
 +
\begin{array}{ccccc}
 +
1 & 4 & 9 & 16 & 25 \\
 +
25 & 1 & 4 & 9 & 16 \\
 +
16 & 25 & 1 & 4 & 9 \\
 +
9 & 16 & 25 & 1 & 4 \\
 +
4 & 9 & 16 & 25 & 1
 +
\end{array}
 +
\right) & 9406375
 +
\end{array}
 +
</math>
  
<h5>역사</h5>
+
==역사==
  
 
+
  
 
* http://www.google.com/search?hl=en&tbs=tl:1&q=
 
* http://www.google.com/search?hl=en&tbs=tl:1&q=
* [[수학사연표 (역사)|수학사연표]]
+
* [[수학사 연표]]
 
 
 
 
  
 
 
  
<h5>메모</h5>
+
  
 +
==메모==
 
* http://mathoverflow.net/questions/104368/rational-solutions-to-x3-y3-z3-3xyz-1
 
* http://mathoverflow.net/questions/104368/rational-solutions-to-x3-y3-z3-3xyz-1
* [http://www.ams.org/notices/201203/rtx120300368p.pdf On Circulant Matrices] Irwin Kra and Santiago R. Simanca
+
* http://videolectures.net/mit18085f07_strang_lec23/
* Math Overflow http://mathoverflow.net/search?q=
+
* Yilmaz, Nazmiye, Yasin Yazlik, and Necati Taskara. “On the Properties of Circulant Matrices Involving Generalized Tribonacci and Generalized Tribonacci-Lucas Numbers.” arXiv:1407.3925 [math], July 15, 2014. http://arxiv.org/abs/1407.3925.
 
 
 
 
  
 
+
  
<h5>관련된 항목들</h5>
+
==관련된 항목들==
  
 
* [[유한아벨군과 이산푸리에변환]]
 
* [[유한아벨군과 이산푸리에변환]]
 +
* [[라그랑지 resolvent]]
 +
* [[원분체 (cyclotomic field)]]
  
 
+
   
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
<h5>수학용어번역</h5>
 
 
 
* 단어사전<br>
 
** http://translate.google.com/#en|ko|
 
** http://ko.wiktionary.org/wiki/
 
* 발음사전 http://www.forvo.com/search/
 
* [http://mathnet.kaist.ac.kr/mathnet/math_list.php?mode=list&ftype=&fstr= 대한수학회 수학 학술 용어집]<br>
 
** http://mathnet.kaist.ac.kr/mathnet/math_list.php?mode=list&ftype=eng_term&fstr=circulant
 
* [http://www.kss.or.kr/pds/sec/dic.aspx 한국통계학회 통계학 용어 온라인 대조표]
 
* [http://cgi.postech.ac.kr/cgi-bin/cgiwrap/sand/terms/terms.cgi 한국물리학회 물리학 용어집 검색기]
 
* [http://www.nktech.net/science/term/term_l.jsp?l_mode=cate&s_code_cd=MA 남·북한수학용어비교]
 
* [http://kms.or.kr/home/kor/board/bulletin_list_subject.asp?bulletinid=%7BD6048897-56F9-43D7-8BB6-50B362D1243A%7D&boardname=%BC%F6%C7%D0%BF%EB%BE%EE%C5%E4%B7%D0%B9%E6&globalmenu=7&localmenu=4 대한수학회 수학용어한글화 게시판]
 
  
 
+
  
 
+
==수학용어번역==
 +
* {{수학용어집|url=circulant}}
  
<h5>매스매티카 파일 및 계산 리소스</h5>
 
  
*  
+
* http://www.wolframalpha.com/input/?i=
 
* http://functions.wolfram.com/
 
* [http://dlmf.nist.gov/ NIST Digital Library of Mathematical Functions]
 
* [http://people.math.sfu.ca/%7Ecbm/aands/toc.htm Abramowitz and Stegun Handbook of mathematical functions]
 
* [http://www.research.att.com/%7Enjas/sequences/index.html The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences]
 
* [http://numbers.computation.free.fr/Constants/constants.html Numbers, constants and computation]
 
* [https://docs.google.com/open?id=0B8XXo8Tve1cxMWI0NzNjYWUtNmIwZi00YzhkLTkzNzQtMDMwYmVmYmIxNmIw 매스매티카 파일 목록]
 
  
 
+
==매스매티카 파일 및 계산 리소스==
 +
* https://docs.google.com/file/d/0B8XXo8Tve1cxdWtfcFU1dXRKV3M/edit
  
 
+
  
<h5>사전 형태의 자료</h5>
+
==사전 형태의 자료==
  
 
* http://ko.wikipedia.org/wiki/
 
* http://ko.wikipedia.org/wiki/
 
* http://en.wikipedia.org/wiki/circulant_matrix
 
* http://en.wikipedia.org/wiki/circulant_matrix
* [http://www.encyclopediaofmath.org/index.php/Main_Page Encyclopaedia of Mathematics]
 
* [http://dlmf.nist.gov NIST Digital Library of Mathematical Functions]
 
* [http://eqworld.ipmnet.ru/ The World of Mathematical Equations]
 
 
 
 
 
 
 
 
<h5>리뷰논문, 에세이, 강의노트</h5>
 
  
 
 
  
 
+
  
 
+
==리뷰, 에세이, 강의노트==
  
<h5>관련논문</h5>
+
* Irwin Kra and Santiago R. Simanca [http://www.ams.org/notices/201203/rtx120300368p.pdf On Circulant Matrices]
  
* http://www.jstor.org/action/doBasicSearch?Query=
 
* http://www.ams.org/mathscinet
 
* http://dx.doi.org/
 
  
 
+
==관련논문==
 +
* Kushel, Olga, and Mikhail Tyaglov. “Circulants and Critical Points of Polynomials.” arXiv:1512.07983 [math], December 25, 2015. http://arxiv.org/abs/1512.07983.
  
 
 
  
<h5>관련도서</h5>
+
[[분류:선형대수학]]
 +
[[분류:행렬식]]
  
도서내검색<br>
+
==메타데이터==
** http://books.google.com/books?q=
+
===위키데이터===
** http://book.daum.net/search/contentSearch.do?query=
+
* ID : [https://www.wikidata.org/wiki/Q245457 Q245457]
 +
===Spacy 패턴 목록===
 +
* [{'LOWER': 'circulant'}, {'LEMMA': 'matrix'}]

2021년 2월 17일 (수) 04:49 기준 최신판

개요

\(C_n=\begin{bmatrix}a_0 & a_{1} & \dots & a_{n-2} & a_{n-1} \\a_{n-1} & a_0 & a_{1} & & a_{n-2} \\\vdots & a_{n-1}& a_0 & \ddots & \vdots \\a_{2} & & \ddots & \ddots & a_{1} \\a_{1} & a_{2} & \dots & a_{n-1} & a_0 \\\end{bmatrix}\) 꼴의 행렬


\(\left( \begin{array}{c} a_0 \end{array} \right)\)

\(\left( \begin{array}{cc} a_0 & a_1 \\ a_1 & a_0 \end{array} \right)\)

\(\left( \begin{array}{ccc} a_0 & a_1 & a_2 \\ a_2 & a_0 & a_1 \\ a_1 & a_2 & a_0 \end{array} \right)\)

\(\left( \begin{array}{cccc} a_0 & a_1 & a_2 & a_3 \\ a_3 & a_0 & a_1 & a_2 \\ a_2 & a_3 & a_0 & a_1 \\ a_1 & a_2 & a_3 & a_0 \end{array} \right)\)

\(\left( \begin{array}{ccccc} a_0 & a_1 & a_2 & a_3 & a_4 \\ a_4 & a_0 & a_1 & a_2 & a_3 \\ a_3 & a_4 & a_0 & a_1 & a_2 \\ a_2 & a_3 & a_4 & a_0 & a_1 \\ a_1 & a_2 & a_3 & a_4 & a_0 \end{array} \right)\)


대각화

정리

primitive인 n-단위근 \(\omega\)에 대하여, \(\omega_j:=\omega^j\)라 두자. 벡터 \((\omega_j^{k})_{0\leq k \leq n-1}\)는 순환 행렬 \(C_n\)의 고유벡터이며, 고유값은 \(\sum_{k=0}^{n-1}\omega_{j}^{k}a_k\)로 주어진다


  • \(\omega=e^{2\pi i/4}=i\)
  • 행렬 \(\mathcal{F}_4\)를 다음과 같이 정의하자

\[\mathcal{F}_4=\left( \begin{array}{cccc} 1 & 1 & 1 & 1 \\ 1 & \omega & \omega ^2 & \omega ^3 \\ 1 & \omega ^2 & 1 & \omega ^2 \\ 1 & \omega ^3 & \omega ^2 & \omega \\ \end{array} \right) \]

  • 다음이 성립한다

\[ \mathcal{F}_4^{-1}C_4\mathcal{F}_4=\left( \begin{array}{cccc} a_0+a_1+a_2+a_3 & 0 & 0 & 0 \\ 0 & a_3 \omega ^3+a_2 \omega ^2+a_1 \omega +a_0 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & a_1 \omega ^2+a_3 \omega ^2+a_0+a_2 & 0 \\ 0 & 0 & 0 & a_1 \omega ^3+a_2 \omega ^2+a_3 \omega +a_0 \\ \end{array} \right) \]


행렬식

정리

\(C_n\)의 행렬식은 다음으로 주어진다 \[\det(C_n)=\prod _{j=0}^{n-1} \sum _{k=0}^{n-1} \omega_{j} ^{ k} a_k\] 여기서 \(\omega_j=\exp \left(\frac{2\pi i j}{n}\right)\)

\[ \begin{array}{l} \begin{aligned} \det(C_1)&=a_0 \\ \det(C_2)&=\left(a_0+a_1\right) \left(a_0+\omega a_1\right) \\ &=a_0^2-a_1^2 \\ \det(C_3)&=\left(a_0+a_1+a_2\right) \left(a_0+\omega ^2 a_1+\omega a_2\right) \left(a_0+\omega a_1+\omega ^2 a_2\right)\\ &=a_0^3+a_1^3+a_2^3 -3 a_1 a_2 a_0\\ \det(C_4)&=\left(a_0+a_1+a_2+a_3\right) \left(a_0+\omega ^3 a_1+\omega ^2 a_2+\omega a_3\right) \left(a_0+\omega ^2 a_1+a_2+\omega ^2 a_3\right) \left(a_0+\omega a_1+\omega ^2 a_2+\omega ^3 a_3\right) \\ &=a_0^4-2 a_2^2 a_0^2-4 a_1 a_3 a_0^2+4 a_2 a_3^2 a_0+4 a_1^2 a_2 a_0-a_1^4+a_2^4-a_3^4+2 a_1^2 a_3^2-4 a_1 a_2^2 a_3 \end{aligned} \end{array} \]


정수 계수 순환 행렬의 예

\[ \begin{array}{l|l} \left( \begin{array}{c} 1 \end{array} \right) & 1 \\ \hline \left( \begin{array}{cc} 1 & 4 \\ 4 & 1 \end{array} \right) & -15 \\ \hline \left( \begin{array}{ccc} 1 & 4 & 9 \\ 9 & 1 & 4 \\ 4 & 9 & 1 \end{array} \right) & 686 \\ \hline \left( \begin{array}{cccc} 1 & 4 & 9 & 16 \\ 16 & 1 & 4 & 9 \\ 9 & 16 & 1 & 4 \\ 4 & 9 & 16 & 1 \end{array} \right) & -62400 \\ \hline \left( \begin{array}{ccccc} 1 & 4 & 9 & 16 & 25 \\ 25 & 1 & 4 & 9 & 16 \\ 16 & 25 & 1 & 4 & 9 \\ 9 & 16 & 25 & 1 & 4 \\ 4 & 9 & 16 & 25 & 1 \end{array} \right) & 9406375 \end{array} \]

역사



메모


관련된 항목들



수학용어번역



매스매티카 파일 및 계산 리소스


사전 형태의 자료



리뷰, 에세이, 강의노트


관련논문

  • Kushel, Olga, and Mikhail Tyaglov. “Circulants and Critical Points of Polynomials.” arXiv:1512.07983 [math], December 25, 2015. http://arxiv.org/abs/1512.07983.

메타데이터

위키데이터

Spacy 패턴 목록

  • [{'LOWER': 'circulant'}, {'LEMMA': 'matrix'}]