풍암동 고1수학과외







풍암고등학교 고1수학과외: 행렬 곱의 성분을 표현이 바뀌어도 정확히 계산하기
풍암동의 한 학생은 자료가 표로 제시된 행렬 문제에서 전체 곱셈을 빠르게 끝내려 했다. 특히 \(AB\)의 두 번째 행 첫 번째 성분을 구하면서 \(A\)의 두 번째 행과 \(B\)의 첫 번째 행을 곱해 더했지만, 행렬 곱에서는 행과 열을 대응해야 한다는 점을 놓쳤다.
두 번째 행과 첫 번째 열을 표시하다
교정할 때는 계산을 곧바로 시작하지 않고, 필요한 성분의 행과 열에 번호를 붙이게 했다. 예를 들어
A=\(\begin{pmatrix}1&2\\3&4\end{pmatrix}\), B=\(\begin{pmatrix}5&6\\7&8\end{pmatrix}\)
에서 \(AB\)의 두 번째 행 첫 번째 열 성분은 \(A\)의 두 번째 행 \((3,4)\)와 \(B\)의 첫 번째 열 \((5,7)\)을 대응시켜 \(3\cdot5+4\cdot7=43\)으로 계산한다. 행렬의 위치를 먼저 표시하자, 행끼리 곱하던 오류가 계산 초기에 드러났다.
표가 아닌 변환식으로 바꿔 적용하기
이번에는 행렬이 다음과 같은 변환으로 제시되었다.
\((x,y)\mapsto(x+2y,\;3x-y)\)
이 변환을 두 번 적용한 결과에서 두 번째 성분만 구하는 상황을 만들었다. 변환을 행렬로 나타내면
\(\begin{pmatrix}1&2\\3&-1\end{pmatrix}\)
이므로 필요한 결과의 두 번째 행을 기준으로 원래 행렬의 각 열과 대응시켰다. 표의 칸을 그대로 따라가는 대신, 식으로 표현된 변환에서도 행과 열의 역할을 찾아 같은 성분 계산을 적용했다.
처음 보는 크기에서 위치를 검증하다
마지막에는 \(2\times3\) 행렬과 \(3\times2\) 행렬의 곱에서 결과의 첫 번째 행 두 번째 열 성분을 확인하게 했다. 먼저 곱의 결과가 \(2\times2\) 행렬이어야 함을 적고, 첫 번째 행과 두 번째 열이 만나는 위치에 필요한 세 항만 골랐다. 계산한 성분이 결과 행렬의 위치와 맞는지 확인하면서, 행렬의 크기와 성분의 위치가 일치하는지 스스로 검증했다.