線形代数学 典型問題・定石・キーワード

典型問題

ブロック行列の階数

問題:ブロック行列の階数 - 数学メモ置き場

行列と階数を線形空間と線形写像に抽象して考える

階数の不等式

生成される部分空間同士の共通部分の基底を求める

線形写像の核・像の基底を求める

可換な行列全体の空間の次元を求める

平成30年度東大数理科学院試 基礎 第5問 解答 - 数学メモ置き場
平成 29 年度 東北大学 大学院理学研究科 数学専攻 共通問題 大問1
平成 27 年度 東北大学大学院 理学研究科数学専攻 共通問題 大問1
平成 23 年度大阪大学大学院理学研究科数学専攻 数学問題A 大問1
平成29年度東京工業大学大学院理学院数学系 午前 大問1

定石

対角化, 三角化, 標準化して簡単な行列に帰着できるか考える

行列と階数を線形空間と線形写像に抽象して考える

線形写像を行列に帰着して考える

キーワード

(必要十分)零写像ではない

f:V \rightarrow W:線形写像とする.

  •  ^\exists v \in V s.t.  f(v) \neq 0.
  •  \textrm{rank}f \geq1.

大学数学 典型問題と定石 目次

抽象論

簡単な場合で証明できるか?そしてその場合に帰着できるか?

問題に出会ったとき、考えている対象が何かに対して不変なものであるかを確認する。
(例1) 不変量を利用する。
ある線形空間X の次元をを求めたいとする。このとき、 \dim(X) を直接求めるのではなく、X と同型で簡単なものY を見つければ良い。
平成30年度東大数理科学院試 基礎 第5問 解答 - 数学メモ置き場

(例2) 稠密と不等式を利用する。
空間X 上の関数列{f_n} と関数f に対して、ある量I(f_n)I(f) に収束することを示したいとする。このとき、X が空間Y で稠密ならば、 g_n, g \in Y をとり、|I(f_n) - I(f)| \leq |I(f_n) - I(g_n)| + |I(g_n) - I(g)| + |I(g) - I(f)|より、|I(f_n) - I(f)| の代わりに|I(g_n) - I(g)| を評価すれば良い。

平成23年東工大数学専攻院試午後第9問
・平成25年度京大数学専攻院試数学2第5問

場合分け

未知を既知の組合せで表せるか?

和・差・積・商・極限・上極限・下極限・min・max・場合分け

(道具)ある条件を満たすものが一意

  • 異なる形をした二つをとり、条件を満たすことから一意性から等号でむすべる

例題:東京大学大学院 情報理工学研究科 数理情報学 2020年度 第1問 解答 - 数学メモ置き場の(2)

集合・写像

(道具)全射

  • 問題を解くための鍵となる具体的な値域の元をとる

例題:神戸大院試数学専攻2020午前問題1 - 数学メモ置き場の(5)

微分積分学

(道具)積分と総和

例題:神戸大院試数学専攻2020午前問題3(3) - 数学メモ置き場

確率論

  • Standard machine
  •  \pi \text{-} \lambda 定理
    • 示したい性質を満たすものからなる集合を考える
  • Truncate (Cut off)
  • The subsequence method
  • Stein's method
  • Stochastic ordering
  • Distinguishing statistics
    • 全変動の下からの評価
  • Coupling
    • 全変動の上からの評価

環論

体論

微分形式

九大数理学府院試2021年基礎問題2解答

解答

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ポイント

命題V:n次元K線形空間. W:m次元K線形空間. f:V \rightarrow W:線形写像.
A:fの表現行列.このとき, 次の(1),(2)が同値.
(1)f全射.
(2)\text{rank}A=m.