固有値・固有ベクトルの定義

Rで学ぶデータサイエンスのための線形代数

Eric Eager

Data Scientist at Pro Football Focus

定義

行列 $A$ に対し、スカラー $\lambda$ が $A$ の「固有値」、$\vec{v} \neq \vec{0}$ が「対応する固有ベクトル」であるのは、次が成り立つときです: $$A\vec{v} = \lambda \vec{v}.$$

言い換えると:

行列とベクトルの積 $A\vec{v}$ は、スカラー倍 $\lambda \vec{v}$(ベクトルへのスカラー乗算)と同じベクトルになります。

この行列は、前回の講義の行列と同じ形である必要はありません。

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print(A)
     [,1] [,2]
[1,]    2    3
[2,]    0    1

$\lambda = 2$ は、固有ベクトル $\vec{v} = (1, 0)^T$ をもつ $A$ の固有値です:

A%*%c(1,0)
     [,1]
[1,]    2
[2,]    0
2*c(1, 0)
2 0
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幾何学的な直観

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例(続き)

$\lambda = 2$ は、固有ベクトル $\vec{v} = (1, 0)^T$ および $\vec{v} = (4, 0)^T$ をもつ $A$ の固有値でもあります:

A%*%c(1,0)
     [,1]
[1,]    2
[2,]    0
2*c(1, 0)
2 0
A%*%c(4,0)
     [,1]
[1,]    8
[2,]    0
2*c(4, 0)
8 0
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練習しましょう!

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