2017年7月6日木曜日

学習環境

ラング線形代数学(上)(S.ラング (著)、芹沢 正三 (翻訳)、ちくま学芸文庫)の5章(線形写像と行列)、3(線形写像に対応する行列)、練習問題3、4、5.を取り組んでみる。


  1. E1'=(cosθ)E1+(sinθ)E2E2'=(sinθ)E1+(cosθ)E2(sinθ)E1'=(sinθcosθ)E1+(sin2θ)E2(cosθ)E2'=(sinθcosθ)E1+(cos2θ)E2(sinθ)E1'+(cosθ)E2'=E2(cosθ)E1'=(cos2θ)E1+(sinθcosθ)E2(sinθ)E2'=(sin2θ)E1+(sinθcosθ)E2(cosθ)E1'(sinθ)E2'=E1id(E1)=E1=(cosθ)E1'+(sinθ)E2'id(E2)=E2=(sinθ)E1'+(cosθ)E2'(cosθsinθsinθcosθ)(cos(θ)sin(θ)sin(θ)cos(θ))=(cosθsinθsinθcosθ)

  2. E1'=(cosπ4)E1+(sinπ4)E2=12E1+12E2E2'=(sinπ4)E1+(cosπ4)E2=12E1+12E2M=(12121212)F((12))=(12121212)(12)=(1232)

  3. E1'=(cosπ2)E1+(sinπ2)E2=0E1+E2E2'=(sinπ2)E1+(cosπ2)E2=E1+0E2F((13))=(0110)(13)=(31)

コード(Emacs)

Python 3

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

from sympy import pprint, symbols, Matrix, cos, sin, pi

Θ = symbols('Θ')
M = Matrix([[cos(Θ), -sin(Θ)],
            [sin(Θ), cos(Θ)]])

pprint(M)

t = [(pi / 4, Matrix([1, 2])),
     (pi / 2, Matrix([-1, 3]))]

for i, (Θ0, X) in enumerate(t, 4):
    print('{0}.'.format(i))
    pprint(Θ0)
    M0 = M.subs({Θ: Θ0})
    pprint(M0)
    pprint(X)
    pprint(M0 * X)
    print()

入出力結果(Terminal, IPython)

$ ./sample3.py
⎡cos(Θ)  -sin(Θ)⎤
⎢               ⎥
⎣sin(Θ)  cos(Θ) ⎦
4.
π
─
4
⎡√2  -√2 ⎤
⎢──  ────⎥
⎢2    2  ⎥
⎢        ⎥
⎢√2   √2 ⎥
⎢──   ── ⎥
⎣2    2  ⎦
⎡1⎤
⎢ ⎥
⎣2⎦
⎡-√2 ⎤
⎢────⎥
⎢ 2  ⎥
⎢    ⎥
⎢3⋅√2⎥
⎢────⎥
⎣ 2  ⎦

5.
π
─
2
⎡0  -1⎤
⎢     ⎥
⎣1  0 ⎦
⎡-1⎤
⎢  ⎥
⎣3 ⎦
⎡-3⎤
⎢  ⎥
⎣-1⎦

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