파이썬 numpy.eye 함수 활용하기

파이썬을 활용하여 numpy.eye 함수로 단위 행렬 생성하기

파이썬의 NumPy 라이브러리는 다양한 수치 계산 기능을 지원합니다. 그 중에서 numpy.eye 함수는 단위 행렬(identity matrix)을 생성하는 간편한 방법을 제공합니다. 이 포스팅에서는 numpy.eye 함수의 사용법과 실용적인 예제를 소개합니다.

numpy.eye 함수 소개

numpy.eye 함수는 주어진 차원에 맞게 단위 행렬을 생성합니다. 단위 행렬은 대각선 요소가 1이고 나머지 요소가 0인 정사각형 행렬로, 다양한 수학적 연산에 유용하게 사용됩니다.

함수 시그니처

numpy.eye(N, M=None, k=0, dtype=None)

매개변수:

• N: 생성할 행렬의 행 수입니다.
• M: (선택 사항) 생성할 행렬의 열 수입니다. 생략할 경우 행 수와 동일하게 설정됩니다.
• k: (선택 사항) 대각선의 이동을 지정합니다. 기본값은 0으로, 대각선의 위치를 원래 위치로 합니다.
• dtype: (선택 사항) 출력 배열의 데이터 타입입니다.

반환 값:

• 지정된 차원의 단위 행렬을 반환합니다.

사용 예제

기본 예제

다음은 numpy.eye 함수를 사용하여 기본적인 단위 행렬을 생성하는 예제입니다.

import numpy as np

# 기본 단위 행렬 생성
identity_matrix = np.eye(3)

print("3x3 단위 행렬:")
print(identity_matrix)
# 출력:
# 3x3 단위 행렬:
# [[1. 0. 0.]
#  [0. 1. 0.]
#  [0. 0. 1.]]

행과 열을 지정한 예제

행 수와 열 수를 다르게 지정할 수도 있습니다.

import numpy as np

# 2x3 크기의 단위 행렬 생성
non_square_identity = np.eye(2, 3)

print("2x3 단위 행렬:")
print(non_square_identity)
# 출력:
# 2x3 단위 행렬:
# [[1. 0. 0.]
#  [0. 1. 0.]]

대각선 이동 예제

대각선을 바꾸어 지정할 수도 있습니다.

import numpy as np

# k=1로 이동한 대각선에 대한 단위 행렬 생성
shifted_identity_matrix = np.eye(3, k=1)

print("대각선이 오른쪽으로 이동한 3x3 단위 행렬:")
print(shifted_identity_matrix)
# 출력:
# 대각선이 오른쪽으로 이동한 3x3 단위 행렬:
# [[0. 1. 0.]
#  [0. 0. 1.]
#  [0. 0. 0.]]

결론

numpy.eye 함수는 간단하면서도 강력한 도구로, 다양한 크기의 단위 행렬을 쉽게 생성할 수 있게 해줍니다. 선형대수학, 머신러닝, 신호 처리 등 여러 분야에서 이 기능이 매우 유용하게 활용될 수 있습니다.

• 지금 바로 numpy.eye를 사용하여 필요에 맞는 단위 행렬을 생성해보세요!
• 수학의 아름다움을 즐기며 행렬 연산의 깊이를 탐구해보세요!