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좌표 평면은 가로 수직선인 x축과 세로 수직선인 y축을 합쳐 좌표축이라고 하며, 좌표축이 그려진 평면을 좌표 평면이라고 합니다. 좌표 평면에는 수많은 벡터를 표현할 수 있습니다.

 

벡터가 모여 공간을 형성한 것을 좌표 공간 혹은 벡터 공간이라고 합니다. 이때 같은 공간상에 존재하는 벡터 사이에는 선형 결합 연산이 가능해야 합니다.

 

벡터 공간에는 좀 더 정확하게 집합 개념이 포함되어 있기 때문에 다음과 같이 정의할 수 있습니다.

 

◼︎ 같은 공간에서 선형 결합 연산이 가능한 벡터가 모인 집합

◼︎ 벡터 덧셈과 벡터-스칼라 곱의 연산에 닫혀 있는 벡터의 집합
즉, 두 원소를 더하거나 주어진 원소를 임의의 실수 배만큼 자유롭게 늘리거나 줄이는 것이 가능한 공간


벡터 공간을 만족하는 여덟 가지 추가 공리

(1) 덧셈 관련 공리

벡터 공간 V는 덧셈에 대해 닫혀 있음/닫힘성(closed under addition), 즉 a 및 b가 벡터 공간 V에 존재하면 a + b도 V에 존재해야 합니다.

• 가환성(commutativity): a + b = b + a

• 결합성(associativity): (a + b) + c = a + (b + c)

• 영 벡터가 존재: a + 0 = a

• 덧셈 역원이 존재: a + (-a) = 0

 

(2) 스칼라 관련 공리

벡터 공간 V는 스칼라 곱셈에 대해 닫혀 있음/닫힘성(closed under scalar multiplication), 즉 a가 V에 존재하고 α가 스칼라이면, αa도 V에 존재해야 합니다.

• 스칼라 결합성: α(βa) = (αβ)a

• 단위원: 1 a = a

• 분배성(distributivity): α (a + b) = αa + αb

• 분배성: (α + β) a = αa + βa

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