線形代数４（Linear Algebra4）[1252]

＜授業のねらい＞

行列の固有値と固有ベクトルの意味や計算方法、および行列の対角化を学習する。「線形代数３」において線形写像と行列の関係を学ぶが、行列の成分は線形空間の基底の選び方に依存する。扱いやすい行列である対角行列になるように基底を選ぶことを対角化といい、そのためには固有値・固有ベクトルの計算が必要である。線形空間や線形写像を応用する場合に対角化まで必要なことが多く、本科目を修得すれば専門分野における問題解決が可能となる。

＜受講にあたっての前提条件＞

「線形代数３」の試験に合格していないと履修できません。

＜具体的な到達目標＞

1. 基底を取り替えたとき、線形変換の表現行列がどのように変化するか調べることができる。
2. 正方行列の固有値と、各固有値に対する固有空間の基底を求めることができる。
3. 正方行列が対角化可能かどうか判定し、可能なときは実際に対角化することができる。

（JABEE学習・教育到達目標）
「国際工学プログラム」：（C）◎

＜授業計画及び準備学習＞

1. 基底変換行列
　基底を変換するときの表現行列について解説する．
　準備学習：「線形代数３」で学習した線形空間の理論と基本性質を復習しておくこと．

2. ２次正方行列の固有値・固有ベクトル
　２次正方行列のみを対象に，固有値・固有ベクトルについて解説する．
　準備学習：前回学習した基底変換行列について復習し，関連する問題を解いておくこと．

3. ３次以上の正方行列の固有値・固有ベクトル
　３次以上の正方行列を対象に，固有値・固有ベクトルについて解説する．
　準備学習：前回学習した固有値・固有ベクトルについて復習し，関連する問題を解いておくこと．

4. 行列の相似と対角化
　行列の相似と対角化について解説する．
　準備学習：前回学習した固有値・固有ベクトルで３次以上の正方行列の場合について復習し，関連する問題を解いておくこと．

5. 正規直交基底
　正規直交基底について解説する．
　準備学習：前回学習した行列の相似と対角化について復習し，関連する問題を解いておくこと．

6. 対称行列の直交行列による対角化
　直交行列による対称行列の対角化について解説する．
　準備学習：前回学習した正規直交基底について復習し，関連する問題を解いておくこと．

7. 学習成果の確認（試験）
　試験により理解度を確認する．
　準備学習：今まで本科目で学習した授業ノート・プリント類をすべて読み返し，理解が不足している単元を重点的に復習し，演習問題を解いておくこと．

8. 学習内容の振り返り
　この科目で学習した内容を振り返り，それがどのように応用されるかを解説する．
　準備学習：今までの授業内容の総復習をしておくこと．

＜成績評価方法＞

期末試験100％。到達目標に照らして、6段階のGrade(A+,A,B,C,D,F)で評価し、D以上の者に単位を認める。

＜教科書＞

指定教科書なし．

＜参考書＞

三宅敏恒 著 「入門 線形代数」 培風館（1991年）ISBN:978-4563002169
高木悟 著 「数学基礎プラスβ（最適化編）」 早稲田大学出版部（2013年）ISBN:978-4657130112
大枝和浩 著 「数学基礎プラスγ（線形代数学編）」 早稲田大学出版部（2015年）【2015年4月発売予定】

＜オフィスアワー＞

八王子：　月曜１・２限の前後＠授業教室または講師室
　　　　　　木曜昼休み＠数学（個人）研究室
　
※連絡用メールアドレスや研究室の場所など，詳しいことは初回授業時に知らせる．

＜学生へのメッセージ＞

がんばりましょう！

＜参考ホームページアドレス＞

http://home.att.ne.jp/air/satorut/index.html