オムライスの備忘録

数学・統計学・機械学習・プログラミングに関することを記す

【線形代数学】行列の階数 / rank

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線形代数の基礎となる「行列の階数」について知りたい



キーワード・知ってると理解がしやすい

Index

階数 とは

列ベクトル(もしくは行ベクトル)の一次独立な最大個数

性質

n 次正方行列 A に対して
「Aが正則行列である」  \Longleftrightarrow 「rank(A) = n」

3 x 3 の行列を考えます.


A = 
\begin{pmatrix}
a_{11} & a_{12} & a_{13} \\
a_{21} & a_{22} & a_{23} \\
a_{31} & a_{32} & a_{33} \\
\end{pmatrix}


これをベクトルの結合と考えます.


A = 
\begin{pmatrix}
\overrightarrow{a_1} & \overrightarrow{a_2} & \overrightarrow{a_3} \\
\end{pmatrix}

それぞれの ベクトルは以下

\overrightarrow{a_1} =
\begin{pmatrix}
a_{11} \\
a_{21} \\
a_{31} \\
\end{pmatrix},
\overrightarrow{a_2} =
\begin{pmatrix}
a_{12} \\
a_{22} \\
a_{32} \\
\end{pmatrix},
\overrightarrow{a_3} =
\begin{pmatrix}
a_{13} \\
a_{23} \\
a_{33} \\
\end{pmatrix}


そして、各ベクトルが一次独立であるならば、rank(A) は 3 ということになります.

まとめ

  • 階数(rank) とは行列内のベクトルにおける、一次独立の最大個数のこと

参考