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科目の概要

線形代数1で学んだ基礎を活かし、線形代数の応用を深める。抽象的なベクトル空間や線型写像の概念を学び、線形空間の次元について理解する。さらに、固有値・固有ベクトルの理解から対角化といった線形代数の中心的な理論を学ぶ。さらに、確率行列や特異値分解、ベクトルの外積などといった高度な技術を扱い、より幅広い応用が可能な理解を目指す。

科目情報

履修想定年次
1年次
単位数
2単位
開講Q
1Q、3Q
科目区分
選択
授業の方法
オンデマンド科目
評価方法
確認レポート 50% , 単位認定試験 50%
科目コード
MTH-1-C1-1030-006
到達目標
線形代数2を修得することで、線形代数の応用面に対する理解が深まる。固有値・固有ベクトル、対角化や特異値分解などの高度な技術を用いて、多様な課題を分析し、その解を見つけ出す能力を養う。また、線形代数1で学んだ基礎知識を活かし、より幅広い応用が可能な理解を深める。
教科書・参考書
  • 【教科書】オリジナル教材【参考書】線型代数[改訂版](長谷川浩司/日本評論社)2015、線形代数基礎と応用(新井仁之/日本評論社)2006
授業時間外の学修
各回の授業内容は繰り返し見返し、各回二時間ほど復習を行ってください。また、次回の学修内容についてもあらかじめ不明な単語や前提となる知識をWebで調べるなどして各回三時間ほど予習を行ってください。
特記事項
順次公開予定

授業計画

1
ガイダンス

線形性、集合と写像についての基礎的な概念を学ぶ。線形代数の具体的な内容についても深く掘り下げる。

2
ベクトル空間

ベクトル空間の基本的な定義や特性を理解し、具体的な例を通じて深める。また、解のなす空間や像のなす空間、部分空間についても学修する。

3
ベクトル空間の基底

ベクトル空間の基底について学修する。具体的には、基底と座標、一次独立性、生成系などを理解し、基底の定義や座標変換行列についても探求する。

4
線形写像

線形写像の基本的な概念から定義、具体的な例に至るまでを理解する。さらに、関数や数列との関連性を学び、線形写像の核や像についても深く探求する。

5
線形写像の行列表示

線形写像の行列表示の概念を理解し、具体的な例を通じてその応用を学ぶ。行列の積と写像の合成、行列表示と座標変換の関連性も学修する。

6
次元

次元の概念とその定義を理解し、行列の基本変形、線形写像の階数等を学ぶ。また、次元定理とグラフの接続行列と階数についても学び、理論的な理解を深める。

7
固有値と固有ベクトル

線形代数の基礎概念である固有値と固有ベクトルを理解し、その計算方法を学修する。特定の変換(回転や鏡映)の固有ベクトルについても学ぶ。

8
行列の対角化

行列の対角化を学修する。固有ベクトルと対角化から対角化可能性とその例を修得する。さらに行列の冪乗と指数関数、同時対角化についても理解を深める。

9
確率行列

確率行列とマルコフ連鎖の基本的理解を深め、定常分布と極限分布の理論に触れる。更にペロンフロベニウスの定理とその証明を学び、乱数の生成方法との関連を理解する。

10
内積

内積とエルミート内積の基本概念から始め、行列表示や正規直交基底について理解を深める。直交補空間と内積とノルムの関係性を学ぶ。

11
対称行列とエルミート行列

対称行列とエルミート行列の理解を深める。導入から始め、三角化、同時三角化、正規行列の対角化と進み、エルミート行列の固有値と対角化を学ぶ。また、エルミート行列と対称行列の対角化も扱う。

12
二次形式

二次形式の基本を理解し、その定義と標準形を修得する。さらに、二次曲線の分類や二次関数のグラフについても学び、二次形式と固有ベクトルの関係性について深く分析する。

13
特異値

特異値の導入から分解の定義、具体的な例、最小二乗解や一般化逆行列への応用についてを学び、特異値分解の理解を深めるとともに、核と像との関連性も理解する。

14
外積と四元数

外積と四元数について深く理解を深める。空間ベクトルの外積やベクトル三重積などを学び、四元数と鏡映、回転との関連性を掴む。

15
双対空間とテンソル積

双対空間とテンソル積の基本理論を修得し、それらを用いた線形代数の理解を深める。

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