행렬의 대각합 (trace)

수학노트
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정의

  • \(n\times n\) 행렬 \(A=(a_{ij})\) 의 대각성분의 합 \(\operatorname{tr}(A)\) 을 행렬의 대각합(trace)이라 한다

\[ \operatorname{tr}(A)=\sum_{i=1}^{n} a_{ii} \]


성질

  • \(\operatorname{tr}(AB)=\operatorname{tr}(BA)\)
  • \(\operatorname{tr}(B^{-1}AB)=\operatorname{tr}(A)\)


행렬의 곱과 대각합

두 행렬의 곱=

  • 두 \(n\times n\)행렬 \(A=(a_{ij})\)와 \(B=(b_{ij})\)에 대하여, \(AB\)의 대각합은 다음과 같이 주어진다

\[ \operatorname{tr}(AB)=\sum_{i,j=1}^{n}a_{ij}b_{ji} \]

  • \(n=2\)인 경우 \(\operatorname{tr}(AB)=a_{1,1} b_{1,1}+a_{2,1} b_{1,2}+a_{1,2} b_{2,1}+a_{2,2} b_{2,2}\)
  • \(n=3\)인 경우 \(\operatorname{tr}(AB)=a_{1,1} b_{1,1}+a_{2,1} b_{1,2}+a_{3,1} b_{1,3}+a_{1,2} b_{2,1}+a_{2,2} b_{2,2}+a_{3,2} b_{2,3}+a_{1,3} b_{3,1}+a_{2,3} b_{3,2}+a_{3,3} b_{3,3}\)

세 행렬의 곱

  • 세 \(n\times n\)행렬 \(A=(a_{ij})\), \(B=(b_{ij})\), \(C=(c_{ij})\)에 대하여, \(ABC\)의 대각합은 다음과 같이 주어진다

\[ \operatorname{tr}(ABC)=\sum_{i,j,k=1}^{n}a_{ij}b_{jk}c_{ki} \]

  • \(n=2\)인 경우

\[\operatorname{tr}(ABC)=a_{1,1} b_{1,1} c_{1,1}+a_{1,2} b_{2,1} c_{1,1}+a_{2,1} b_{1,1} c_{1,2}+a_{2,2} b_{2,1} c_{1,2}+a_{1,1} b_{1,2} c_{2,1}+a_{1,2} b_{2,2} c_{2,1}+a_{2,1} b_{1,2} c_{2,2}+a_{2,2} b_{2,2} c_{2,2}\]

  • \(n=3\)인 경우

\[ \begin{aligned} \operatorname{tr}(ABC)&=a_{1,1} b_{1,1} c_{1,1}+a_{1,2} b_{2,1} c_{1,1}+a_{1,3} b_{3,1} c_{1,1}+a_{2,1} b_{1,1} c_{1,2}+a_{2,2} b_{2,1} c_{1,2}+a_{2,3} b_{3,1} c_{1,2}\\ &+a_{3,1} b_{1,1} c_{1,3}+a_{3,2} b_{2,1} c_{1,3}+a_{3,3} b_{3,1} c_{1,3}+a_{1,1} b_{1,2} c_{2,1}+a_{1,2} b_{2,2} c_{2,1}+a_{1,3} b_{3,2} c_{2,1}\\ &+a_{2,1} b_{1,2} c_{2,2}+a_{2,2} b_{2,2} c_{2,2}+a_{2,3} b_{3,2} c_{2,2}+a_{3,1} b_{1,2} c_{2,3}+a_{3,2} b_{2,2} c_{2,3}+a_{3,3} b_{3,2} c_{2,3}\\ &+a_{1,1} b_{1,3} c_{3,1}+a_{1,2} b_{2,3} c_{3,1}+a_{1,3} b_{3,3} c_{3,1}+a_{2,1} b_{1,3} c_{3,2}+a_{2,2} b_{2,3} c_{3,2}+a_{2,3} b_{3,3} c_{3,2}\\ &+a_{3,1} b_{1,3} c_{3,3}+a_{3,2} b_{2,3} c_{3,3}+a_{3,3} b_{3,3} c_{3,3} \end{aligned} \]

수학용어번역

  • 대각합, trace - 대한수학회 수학용어집


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