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最終更新日: 2009.9.6

ベクトルと行列



 ベクトルの演算と行列の演算はコンピュータの得意技です。つまり、統計学の手法の多くはベクトルと行列の演算によって行われているといってよいでしょう。このような分野を数学では線形代数といって、数学系の学科に入学した学生はこれを徹底的に叩き込まれるのです。幸い(?)心理学科には線形代数という科目が必修ではないはずなので、詳しく学ぶ必要はないでしょう。しかし、自分で簡単なプログラムを組むときにベクトルと行列の四則演算を覚えておくと便利なので、これくらいは覚えておくべきだと思います。


■ ベクトル同士の四則演算

 例えば、a = {1, 2, 3}というベクトルとb = {4, 5, 6}というベクトルがあるとしましょう。このとき足し算、引き算、掛け算、割り算は次のようにして行われます。ベクトル同士の四則演算はどちらも同じ大きさ(要素数)でなければなりません。

a + b = {1 + 4, 2 + 5, 3 + 6} = {5, 7, 9}
a - b = {1 - 4, 2 - 5, 3 - 6} = {-3, -3, -3}
a * b = {1 * 4, 2 * 5, 3 * 6} = {4, 10, 18}
a / b = {1 /4, 2 / 5, 3 / 6} = {0.25, 0.40, 0.50}

 ただし、例えばb = 2といったように、あえて回りくどくいうなら「要素数が1であるベクトル」の場合は計算できます。この場合、仮に足し算は:

a + b = {1 + 2, 2 + 2, 3 + 3} = {3, 4, 5}

と計算されます。これは足し算以外の場合でも同じです。


■ 行列の演算

 行列同士の演算として単純な2つの例をあげてみましょう。

行列の足し算・引き算
  • 同じ型の行列の対応する成分同士を足す・引くことによって計算される。
行列の掛け算・割り算
  • 左側の行列の列数と、右側の行列の行数が等しくないと計算できない。

参考文献