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Topos Uranos

요약

이 수업은 강좌의 네 번째 단원을 연다. 이 단원은 행렬과 대수 구조를 다룬다. 이 수업은 단원을 이루는 일곱 수업과 그것들을 잇는 실을 소개한다. 연립일차방정식의 계수의 표가 고유한 연산을 갖는 대상이 되고, 행렬식은 계수행렬이 정사각행렬인 연립방정식이 언제 해를 하나만 갖는지 판정하며, 역행렬은 그 연립방정식을 한 번에 풀고, 행렬은 평면의 변환으로 읽히며, 복소수는 행렬의 한 족으로 다시 나타나고, 이 모든 계산에 공통된 것은 대수적 의미의 군, 환, 체의 개념으로 응축된다. 이 수업은 이 생각들의 역사적 배경을 『구장산술』에서 케일리, 갈루아, 뇌터까지 되짚고, 그것들을 낳은 두 문제, 곧 연립일차방정식의 풀이와 다항방정식의 거듭제곱근에 의한 풀이를 정확히 정식화하며, 그것들이 어디에서 다시 쓰이는지 보여 준다. 곧 이 강좌에서, 특히 강좌를 마무리하는 공간 해석기하학에서, 사이트의 다른 강좌에서, 그리고 과학과 기술에서 쓰인다.

학습 목표

  1. 단원의 수업 순서를 기술하고, 각 수업이 연립일차방정식, 평면의 변환, 대수 구조의 학습에 무엇을 보태는지 설명한다.
  2. 행렬, 행렬식, 군의 개념을 역사적 맥락 속에 놓고, 각 개념이 풀려고 나타난 문제를 말한다.
  3. 미지수가 셋인 고전적인 문제를 행렬방정식으로 세우고, 소거법과 행렬식으로 푼다.
  4. 이차방정식을 예로 들어 방정식의 근의 순열에 대한 연구가 왜 군의 개념으로 이어졌는지 설명하고, 행렬과 대수 구조의 오늘날의 쓰임을 찾는다.

입문 평가

단원을 시작하기 전에 출발점을 재어 보는 것이 좋다. 처음 아홉 문항은 일곱 개의 내용 수업을 차례로 다루는데, 중심이 되는 두 수업, 곧 행렬식 수업과 역행렬 수업에는 두 문항씩 배정된다. 열 번째 문항은 모델링 문제로, 구체적인 상황을 행렬의 곱으로 나타내도록 요구한다. 같은 기능은 마지막 종합 수업에서 다시 측정된다. 마지막 세 문항은 단원이 강좌 I과 극형식의 복소수 단원에서 이미 알고 있다고 여기는 것을 확인한다. 점수는 매기지 않는다. 무엇을 익혔고 어디에서 멈추어 살펴야 하는지 알기 위한 것이다.

입문 평가

단원을 시작하기 전에 출발점을 확인해 보세요. 짧은 자기 평가입니다. 점수가 매겨지지 않으며 결과는 브라우저에만 저장됩니다.

  1. 문제 1행렬 A=(1234)A = \begin{pmatrix} 1 & 2 \\ 3 & 4 \end{pmatrix}, B=(0121)B = \begin{pmatrix} 0 & 1 \\ 2 & 1 \end{pmatrix}에 대하여, 곱 ABAB의 결과는 무엇인가?

  2. 문제 2연립방정식 x+y+z=1x + y + z = 1, x+2y+3z=2x + 2y + 3z = 2, 2x+3y+4z=k2x + 3y + 4z = k에 대하여 생각하자. kk가 어떤 값일 때 해가 있으며, 그때 해는 몇 개인가?

  3. 문제 3행이 (2,1,1)\left( 2, 1, 1 \right), (1,3,−1)\left( 1, 3, -1 \right), (0,1,4)\left( 0, 1, 4 \right)인 행렬의 행렬식을 계산하시오.

  4. 문제 4AA가 33차 행렬이고 det⁡A=2\det A = 2일 때, det⁡(3AT)\det\left( 3 A^{\mathsf{T}} \right)의 값은 얼마인가?

  5. 문제 5행렬 A=(3512)A = \begin{pmatrix} 3 & 5 \\ 1 & 2 \end{pmatrix}의 역행렬은 무엇인가?

  6. 문제 6AA, BB, CC가 같은 차수의 정사각행렬이고, AA와 BB는 가역이라 하자. 방정식 AXB=CAXB = C의 해는 무엇인가?

  7. 문제 7각 벡터를 원점을 중심으로 시계 반대 방향으로 사분의 일 회전시킨 뒤 가로축에 대하여 대칭이동하는 평면 변환의 행렬은 무엇인가?

  8. 문제 8M(z)M(z)를 복소수 zz를 곱하는 곱셈의 행렬이라 하자. det⁡M(3−4i)\det M(3 - 4i)의 값을 구하시오.

  9. 문제 9아래 집합 가운데 주어진 연산에 대하여 군인 것은 어느 것인가?

  10. 문제 10어느 도시의 중심부에는 주민 600600천 명이, 외곽에는 400400천 명이 산다. 해마다 중심부 주민의 1010퍼센트가 외곽으로 이사하고, 외곽 주민의 2020퍼센트가 중심부로 이사한다. 그 밖에 들어오거나 나가는 사람은 없다. 이 비율이 유지된다면, 두 해 뒤 중심부의 주민은 몇천 명이 되는가?

  11. 문제 11이전 단원에서크라메르 공식으로 연립방정식 2x+3y=72x + 3y = 7, x−y=1x - y = 1을 풀고, xx의 값을 구하시오.

  12. 문제 12이전 단원에서44의 역원(법 99에 대한)을 구하시오. 곧 나머지 xx(00 이상 88 이하)로서 4x≡1(mod9)4x \equiv 1 \pmod{9}를 만족하는 것을 구하시오.

  13. 문제 13이전 단원에서1+i31 + i\sqrt{3}의 극형식은 무엇인가?