2019년 10월 3일 목요일

11. 선형사상은 벡터-여벡터의 짝(Linear-Maps are Vector-Covector Pair)

11. 선형사상은 벡터-여벡터의 짝(Linear-Maps are Vector-Covector Pair)



지금까지 여러가지 벡터(vector), 여벡터(covector), 성형사상(linear maps), 쌍선형 형식(bilinear forms) 등 거의 모든 텐서를 다뤘다. 그 과정에서 좌표계의 변형에 대응하는 변환 규칙(transformation rules)에 집중했다. 지금부터 수준을 높여보자.



지금까지는 텐서의 종류를 나열하였는데 관점을 조금 바꿔 텐서를 다루는 법에 대해 논할 것이다. 이를테면 텐서를 가장 적절하게 정의한 '벡터와 여벡터가 결합된 텐서 곱'을 살펴보기로 한다. 지금까지 텐서를 다루던 방식(좌표계 변형에 따른 벡터 변환)과 아주 다른게 접근할 것이다. 텐서 곱을 배움으로써 텐서에 대해 좀더 폭넓은 이해를 가지길 바란다.



'텐서 곱'의 첫번째 강의로 벡터와 여벡터의 쌍(Vector-Covector Pairs)을 다룬다.



이번편부터 몇편에 걸쳐 텐서 곱을 다룰 텐데 이해를 돕기 위해 교과서나 여러 온-라인 문서에 나오는 표준의 텐서 곱 표기법에서 벗어날 것이므로 주의하기 바란다.



앞서 텐서는 '벡터와 여벡터의 조합'이라고 했다. 벡터와 여벡터는 텐서를 구성하는 기초단위다(building blocks). 이 두 기초 단위를 '텐서 곱'이라는 방법을 통해 생성한 것이 텐서다. 사실 선형사상이나 쌍선형 형식도 바로 벡터와 여벡터를 가지고 텐서 곱을 통해 생성된 것이다.



그럼 선형사상이나 쌍선형 형식이 어떻게 벡터와 여벡터로부터 만들어지는지 보자.

[이런 추상적인 수학을 영어로는 어떻게 설명하는지 들어보기로 하자. 실은 한글로 옮기기가 넘나 힘들다.]

[2:13]So we're already know that wen we multiply a row vector and column vector like this, a row vector first, we end up just scalar.



But we reverse the order, a column vector first, we'll get something different. Instead of scalar, it'll end up with matrix. And the entries of matrix will be these, here.



Ok, we have matrix and a matrix is basically linear map, right? So, there we go combination of vector and covector together to get a linear map.



So, this method combining row vector and column vector is sort of the first step to understanding tensor product. While we need to explore bunch of it before we can say what the tensor product is. So, we go back deeper here, i'm going to get you consider something.

[2:57] Let's have, we have this linear map here represented as matrix with the components; 4, 400, 8, 800. Now, can we go in the reverse direction? Can we figure out the components a,b,c,d that we break this matrix back of into column vector and row vector. So, you want to pause this video and try it by your self, but I'm gonna go ahead and give you answer. So, we have the column vector; 4, 8, and row vector; 1, 100. We can multiply them together to get this matrix, here.



Ok. Now consider this example where we have this same matrix, but the 800 has been changed to 1200. Can we do this same thing, break this matrix off into column vector and row vector? You can try how you'd like, but it turns out that it's impossible.



I'll prove that to you; the matrix elements have to equal to ac, bc ad and bd. And so following that reasoning; that means, ac equals 4, bc equals 8, ad equals 400 and bd equals 1200. The first thing we realize, these two [ac and bd], the first equation tell us that b equals to 2a, I'll just show here, it just follow this, we can get that b equals to 2a. We can apply similar reasoning, if we just substitute and follow the reasoning, we can show that b equals 3a. So, how can b equals 2a and 3a same time. That imply 2a equals 3a. That means that a has to be zero. This isn't obviously true. Otherwise entire first row of the matrix need to be zero. And it is NOT. So, this a equals zero is contradiction and it means it's impossible to solve for a, b, c and d, and such way that this column and this row multiply to get this matrix.



[5:00]What we've learned here is some matrix can be broken off into column vector and row vector and other matrix can't be. So we have two categories of matrices; Pure and Impure matrices. Pure matrix' components can be written as product of column vector and row vector component; whereas impure matrix component can't be written as this product.



Here are couple of examples of pure matrices and it turns out that pure matrices are actually really boring when they are used for Linear Maps. That's because all the output vectors exist along the same direction. The reason for that is ,as you notice what the pure matrix is, the columns of matrix are all scalar multiples each other. (4, 8) multiplied by 100 give us (400, 800), and (1/2, 1) multiplied by 2 gives us (1, 2).



We recall that since matrix' columns tell us where each basis vector copy goes, when it's put through Linear Maps, if all the matrix' column multiplies each other, that means that all the basis vectors give outputs that point in the same direction.  And that means that all possible vector inputs going through linear maps are same to the same direction. So, that's why pure matrices are kind of NOT very interesting set of transformation. They can do is really limited.

[06:35] But impure matrices are the more interesting ones. They can send basis vector to different actions. So we can get more interesting transformations.



So, we have a better problem, here. We can construct pure matrices using column vector-row vector products, but boring ones. How can we construct impure matrices, the interesting ones, using column vector-row vector product?



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[06:58] What I'm going to do is, I'm going to find 4-special vectors-covector pairs using old e-basis and old ε-dual_basis.



So, this matrix is 1 on top-left and zeros on what else. this can be written as the product which is really just product of basis vector e_1 and covector ε_1.



We can do the same things for the other basis vectors and covectors. We get (e_1,ε_1), (e_1,ε_2)(e_2,ε_1)(e_2,ε_2). We have 4-matrices, here.




[7:30] And you will notice that with these 4 matrices one take a linear combination. So one, we scale each matrix by different amount and add them all together, we can get any general 2x2 matrix that we like, just by packing the scaling members.



So, really this set of 4-products forms basis for matrices that a linear maps from the vector space V to itself.



So any general linear map, L can be written as this linear combination.



If we take the coefficients,.. and we can summarize this using the Einstein's notation, and see that any linear map, L can be written using this components, L of i,j.



Now you might be thinking; "All I see here is a vector and covector written in next each other, how can this be a Linear Map ?"

[8:24] Well, if we think of some linear map, L as a linear combination of this basis, linear maps and also have vector v which is linear combination of these basis vectors,


What we'll get when L act on input vector ?

To do that we just substitute this for L and substitute this for input v. As you can see here, this ε^j, dual-basis vector, it's acting on input vector only, not totally. That's covector do there act on vectors.[#1]

So, we can use the linearity of ε to take out scaling coefficient v^k and put it on front, now we left ε^j acting on e_k.[#2]

Remember by definition, this is just Kronecker delta j,k.[#3]

And by the Kronecker delta index cancelation rule, we can cancel out the k index and replace it with j. [#4]

And finally, we get this.[#5] which is output vector written as linear combination of the e-basis vectors.

And these coefficients are just numbers, we can get from the standard matrix multiplication rule.[#6]

So, as you can see, this e, ε product pair, this really is linear map; take input vector, transform it and gave us output vector. So Vector-Covector pairs are really Linear-Maps. [#7]


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[9:50]Now, early here, I gave you this set of 4 linear maps and said that they form the basis all possible linear maps from V to V. But, just like the vectors there is nothing special about this basis. We can just as easily as choose another basis. Right? Even know those matrix looks very nice and simple, we can just easily take another basis matrices.



For example, those matrices here, they all form the basis for the set of 2x2 matrix. And that might pretty look very hard to believe, but in fact we choose the scaling numbers right, we can indeed get any 2x2 matrix that we want.



And likewise we don't have to choose those set of 4 linear maps['Old']. We can just as easily as choose these ['New'] set of 4-linear maps instead. So, these 'New' basis vector and 'New' dual basis covector pairs [for the basis for V-to-V map].



Then, now it be equally valid chore of basis.




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Let's sum up for this video. We've learned that we can combine vectors and covectors to get Linear Maps.

So doing with arrays, we put column vector first on the left[#1] and row vector second on the right[#2], and the result of that multiplication is matrix[#3].

And we can also do the things algebraically by just letting the vector, next to the covector like this[#4]. That is a Linear Maps that can take a vector as an input just like we showed before.

But the PROBLEM is that single vector and single covector combined together like this[#5] creates a PURE matrix or pure Linear Map, and those really boring. Because they send all the output vectors to the same direction.

[11:30]So to get the more interesting linear maps, we need to combine a bunch of pure linear maps take together in linear combination[#6]. That'll help us get more interesting IMPURE linear maps.[#7]



Introduce circled-times notation ⊗ for 'tensor product' symbol;



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[다음] 12. 쌍선형 형식은 여벡터-여벡터 짝(Bilinear Forms are Covector-Covector Pairs)

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[구구단만 알아도 '텐서']
-1. 동기(Motivation)
0. 텐서의 정의(Tensor Definition)
1. 정역방향 변환(Forward and Backward Transformation)
2 벡터의 정의(Vector Definition)
3. 벡터 변환 규칙(Vector Transformation Rules)
4. 여벡터 란?(What's a Covector?)
5. 여벡터 성분(Covector components)
6. 여벡터 변환 규칙(Covector Transformation Rules)
7. 선형 사상(Linear Maps)
8. 선형사상 변환규칙(Linear Map Transformation Rules)
9. 측량 텐서(Metric Tensor)
10. 쌍선형 형식(Bilinear Form)
11. 선형사상은 벡터-여벡터의 짝(Linear-Maps are Vector-Covector Pair)
12. 쌍선형 형식은 여벡터-여벡터 짝(Bilinear Forms are Covector-Covector Pairs)
13. 텐서 곱 vs. 크로네커 곱(Tensor Product vs. Kronecker Product)
14. 텐서는 벡터-여벡터 조합의 일반형(Tensors are a general vector-covector combinations)
15. 텐서 곱 공간(Tensor Product Spaces)
16. 색인 올림과 내림(Raising/Lowering Indexes)
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2019년 10월 1일 화요일

10. 쌍선형 형식(Bilinear Form)

10. 쌍선형 형식(Bilinear Forms)



원래 '텐서곱(tensor product)' 강의로 이어질 계획이었으나 확실한 이해를 위해 몇편의 강의를 추가하기로 했다.먼저 텐서의 또다른 형태인 쌍 선형 형식(Bilinear Forms)이다. 앞선 강의에서 공부한 측량 텐서(metric tensor)가 쌍선형 텐서의 아주 특별한 경우다.



쌍선형 형식을 간략히 살펴보고 난 후 텐서곱을 다루기로 한다. 먼저 측량텐서를 복습해보자.

측량텐서는 기저벡터의 스칼라 곱이다. 스칼라 곱은 순서에 상관 없다. 이는 행렬에서 사선을 축으로 양쪽의 원소들이 일치 한다는(mirror images) 뜻이다.




그리고 '측량'이란 어떤 벡터의 길이와 두 벡터의 각도를 측정을 의미한다.




측량 텐서는 두개의 벡터를 입력받아 한 값(스칼라)를 출력하는 함수다. 따라서 두 벡터사이의 각도를 원한다면 두 벡터를 입력해 주고 길이를 원한다면 동일한 벡터를 입력으로 준다.




두 벡터를 입력으로 하는 측량 텐서의 계산식은 다음과 같다. 두 벡터를 다음과 같은 방식으로 연속적인 '행렬 곱셈'을 수행한다. [두 벡터중 하나는 행으로 다른 하나는 열로 놓고 행렬 곱셈 수행]



측량 텐서 함수의 a 배(scaling)는 함수 전체에 적용하거나 입력이 되는 각 벡터 혹은 벡터의 원소에 배값을 주어 계산한다.



주의 할 것은 배값을 두 입력인 벡터에 모두 적용해서는 않된다.



이번에는 덧셈 규칙이다. 함수 입력에 대한 덧셈 규칙,



하지만 입력의 분배 법칙 적용은 주의할 것.



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측량텐서는 쌍선형 형식의 아주 특별한 경우다. 쌍선형 형식은 측량텐서와 동일하게 두개의 입력을 받아 한 스칼라 값을 출력하는 함수다. 쌍선형 형식은 측량 텐서와 동일한 특성을 갖는다.


아울러 측량텐서와 마찬가지로 쌍성형 형식 또한 (0,2)-텐서다. 따라서 좌표계의 변형에 대하여 [벡터의 불변성을 유지하기 위한] 두개의 공변 규칙(행렬 곱)이 적용된다.



쌍선형 형식에 대해 알아보자. 먼저 '형식(Forms)'은 무슨 의미를 갖는지 알아보자. 복수의 벡터를 입력받아 한 실수를 출력하는 함수를 일컽는다. 앞서 배웠던 여벡터(covector)를 '선형 형식(Linear Forms)'이라 하는데, 입력에 대하여 함수가 선형성을 가지고 있으며 한개의 벡터를 입력받는 1-형식(1-Forms) 이라는 뜻이다.



쌍선형 형식(Bi-Linear Forms)는 두개의 벡터를 입력으로 받는 2-형식(2-Forms)이다. '쌍선형(Bilinear)'은 두 입력에 대하여 각각 독립적인 선형성을 갖는다.



두 입력 벡터 v와 w 중, v만의 선형성을 다룰 때 다른 입력 w는 상수 취급되어도 등식이 성립된다. 상대적으로 w만의 성형성을 다룰때 다른 입력 v는 상수 취급되어도 등식이 성립된다.

측량텐서와 쌍선형 형식모두 동일하게 특성들(두번의 공변 규칙적용과 선형성)을 가진다. 하지만 이 두 텐서는 확실하게 다른점을 가지고 있다. 앞서 말했듯이 측량텐서는 쌍선형 형식의 아주 특별한 경우라고 했었다. 다른 쌍선형 형식이 가지지 않은 측량텐서 만의 특성이라면 다음과 같이 두가지 점을 들 수 있다. 첫째, 입력의 두벡터 순서가 달라도 결과는 같다.  즉, g_ij와 g_ji가 같다. 행렬의 대각 원소를 기준으로 양쪽이 일치한다. 쌍선형 형식에서는 입력의 순서가 바뀌면 값이 달라진다. 두번째, 동일한 벡터를 입력으로 줄 경우 0보다 크거나 같아야 한다는 것이다. 벡터의 길이를 측정하기 위한 경우라 하면 길이는 0보다 작을 수 없다. 하지만 쌍선형 형식의 경우 음수가 나올 수 있다.



위의 예를 보자. 첫번째 측량텐서는 대각 원소 1과 1의 양쪽이 0으로 일치한다. 직교정규 좌표계에서 벡터의 길이 측정을 위한 텐서다[피타고라스 정리가 유효함]. 두번째 예는 대각으로 5와 5/16을 기준으로 양쪽 원소는 일치한다. 직각도 아니고 정규도 아닌 변형된 좌표계에서의 벡터 길이 측정 측량 텐서다. 이에 비해 비측량 쌍선형 형식의 예는 대각을 기준으로 좌우 원소가 다르다. 더구나 두번째의 경우, 만일 벡터 v의 원소가 1,1 이라면 출력이 -8로 음수가 된다[측량용이 아님, Non-metric]. 이 쌍선형 텐서는 측량 이외의 더 넓은 개념을 갖는다.


쌍선형 형식의 정의:

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[구구단만 알아도 '텐서']
-1. 동기(Motivation)
0. 텐서의 정의(Tensor Definition)
1. 정역방향 변환(Forward and Backward Transformation)
2 벡터의 정의(Vector Definition)
3. 벡터 변환 규칙(Vector Transformation Rules)
4. 여벡터 란?(What's a Covector?)
5. 여벡터 성분(Covector components)
6. 여벡터 변환 규칙(Covector Transformation Rules)
7. 선형 사상(Linear Maps)
8. 선형사상 변환규칙(Linear Map Transformation Rules)
9. 측량 텐서(Metric Tensor)
10. 쌍선형 형식(Bilinear Form)
11. 선형사상은 벡터-여벡터의 짝(Linear-Maps are Vector-Covector Pair)
12. 쌍선형 형식은 여벡터-여벡터 짝(Bilinear Forms are Covector-Covector Pairs)
13. 텐서 곱 vs. 크로네커 곱(Tensor Product vs. Kronecker Product)
14. 텐서는 벡터-여벡터 조합의 일반형(Tensors are a general vector-covector combinations)
15. 텐서 곱 공간(Tensor Product Spaces)
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2019년 9월 30일 월요일

9. 측량 텐서(Metric Tensor)

9. 측량 텐서(Metric Tensor)



이번편은 텐서의 마지막 예로서 측량 텐서를 다룬다. 측량텐서(metric tensor)는 공간에서 벡터의 길이, 각도 측정할때 활용된다.



먼저 다음과 같은 질문을 해보자.

벡터의 길이는 어떻게 측정할까(How do you get the length of vector)?

2차원 공간의 벡터의 길이는 직각 삼각형의 사선의 길이를 구하는 피타고라스 정리(Pythagorean theorem)로 쉽게 측정할 수 있다. 이때 벡터를 e_i 공간에 놓고 측정한 것이다.



이번에는 e_tilde 기저공간에서 동일한 벡터의 길이를 구해보자. 길이가 다르다. 그 이유는 다 알다 시피 직각 삼각형이(right angle triangle) 아니기 때문이다.



피타고라스 정리는 직교정규 좌표계(orthonormal basis)가 아닌 경우 통하지 않는다. 그러니까 피타고라스 정리는 기저의 길이가 1일고 서로 직교인 경우에 만 적용된다.



기저벡터가 서로 직각이라고 해서 맞는 것도 아니다.



그렇다면 벡터의 길이는 어떻게 구할까? 피타고라스 정리에 의한 벡터 길이를 구하는 방법은 직교정규 좌표계라는 특별한 경우에 적용될 수 있다. 벡터의 길이를 구하는 범용의 계산 방법은 두 벡터의 스칼라 곱(dot product)이다.




먼저 직교정규 좌표계인 e_i 기저에서 벡터 v의 길이를 구해보면 다음과 같다. 아울러 직교정규 좌표계에서 벡터의 길이를 구하는 공식은 다음과 같다.



이어서 변형된 좌표계 e_i_tilde 에서 벡터 v의 길이는 다음과 같다. 변형된 기저의 스칼라 곱은 이미 알고 있는(피타고라스 정이라 작동되는) 직교정규 기저 e_i로 부터 구할 수 있다. 아울러 변형된 좌표계에서 벡터의 길이를 구하는 공식은 다음과 같다.



벡터의 스칼라 곱(dot product)이 기저공간의 변형에 불변하는 벡터 길이 측정 방법이 됨을 알아봤다. 앞서 본 예를 통해 벡터의 스칼라 곱과 성분(계수 값)의 관계를 다시 살펴보자. 기저벡터의 길이가 길어지면 성분은 작아지고 반대로 기저 벡터 길이가 짧아지면 벡터 길이의 불변성을 보전하기 위해 성분은 증가함을 알 수 있다.



각 기저공간에서 벡터의 제곱길이를 측정하는 방법을 연속적인 행렬의 곱으로 나타내 보자. 각 기저공간에서 불변인 벡터의 길이를 측정할 때 사용되는 행렬을 측량 텐서(metric tensor)라 한다. 측량 텐서는 g로 표현하며 벡터와 마찬가지로 불변하며 각 기저에서 행렬의 모습은 다르지만 동일한 벡터의 길이를 측정한다.



벡터의 길이를 측정하는 공식을 일반화 시켜보면 다음과 같다. 이때 각 기저의 스칼라 곱을 알아야 한다.


이들 기저의 스칼라 곱을 벡터로 표현하면 다음과 같다. 각 좌표계에서 측량 텐서를 의미한다.



행렬로 표현된 측량 텐서로 벡터 길이 제곱을 구하는 공식을 총합기호 간략화로 기술하면 다음과 같다.



앞서 측량 텐서는 벡터의 길이뿐만 아니라 각도의 측정에도 활용 된다고 했었다. 길이는 이미 다뤘고 이제부터 측량 텐서로 각도의 측량에 대해 알아보자.

예를 들어 다음과 같이 직교정규인 원 기저(청색)공간과 한 축이 약간 기울어진 변형된 기저(적색)공간의 예를 보자. 원 기저벡터로부터 변형된 기저벡터의 스칼라 곱을 구해보자.



기저벡터의 스칼라 곱을 구한 이유는 각 좌표계에 적용할 수 있는 측량텐서를 얻기 위함이다.



길이가 각각 a, b인 두 벡터 v와 벡터 w가 각도 θ로 벌어져 있다. 변형 기저벡터를 길이가 1로 놓고 각 벡터에 평행하게 놓자. 정규 기저벡터의 스칼라 곱을 알고 있다. 따라서 두 벡터 v와 w의 곱은 두 벡터의 길이 곱에 코사인 θ가 된다. 두 벡터 사이의 각도를 알려면 두 벡터의 스칼라 곱을 알면 된다.



간단한 대수 연산으로 두 벡터의 곱을 계산할 수 있다. 마침내 두 벡터의 곱을 해당 좌표계의 성분과 측량 텐서로 기술 할 수 있다는 것을 알수 있다.



이제 측량 텐서가 서로다른 기저 좌표계 사이의 변환에 어떻게 활용 되는지 보자.

변형 좌표계에서 측랼텐서는 기저벡터 사이의 스칼라 곱이다. 원좌표계와 변형 좌표계 사이의 변환 식을 적용하여 변형 좌표계의 측량 텐서를 원 좌표계의 측량텐서로 기술 할 수 있다. 이때 두번의 전방향 변환행렬 곱이 이뤄진다.



반대로 역방향 변환도 같은 방식으로 구하면 두번의 역방향 변환행렬 곱이 포함된다. [행렬의 색인 관계를 참조하여 총합 기호가 간략화 된 식임에 기억하자.]



원좌표계와 변형 좌표계 사이의 벡터 성분 변환 공식과 측량텐서 식을 활용하여 두 좌표계사이에 벡터의 불변성을 측량 텐서로 보이도록 하자.




텐서에 대해 지금까지 배운 내용을 정리해보자. 다음과 같은 4가지 텐서에 대해 배웠다.

1. 기저 여벡터의 변환과 벡터의 성분 변환은 1회의 반변으로 이뤄진다.이를 '(1,0) 텐서'라 한다.

2. 기저벡터의 변환과 여벡터의 성분 변환은 1회의 공변으로 이뤄진다. 이를 '(0,1) 턴서'라 한다.

3. 선형사상은 1번의 반변과 1번의 공변으로 이뤄진다. 이를 '(1,1) 텐서'라 한다.

4. 측량 텐서는 2번의 공변으로 이뤄진다. 이를 '(0,2) 텐서'라 한다.



이번 강좌 시리즈를 시작하면서 '텐서'에 대해 다음과 같이 정의 했었다. 텐서는 좌표변화에 불변(invariant)하며, 좌표 성분의 변화는 특별하면서 예측 가능해야 한다고 했었다. 이제 이정의에 대해 어느정도 이해가 되었을 것이다. '특별한 예측 가능한'이란 법칙(rule)의 존재를 의미한다.




'텐서' 라는 객체에 적용될 변환의 법칙은 변환에 관한 것으로 다음과 같이 기술된다.

The transformation rules that tensors will obey is this:




If you have some object with components and some of those components are upstairs which are the contravariant components and that some components are downstairs which are the covariant components.

언뜻 보기에 다소 복잡해 보이지만 어렵지 않게 설명 될 수 있다. '성분을 갖는 어떤 객체(object with some components)' T 에 적용되는 규칙이다. 윗 첨자로 표기되는 성분은 반변(contravariant)의 법칙을 따르며 아랫 첨자로 표기되는 성분은 공변(covariant)의 법칙을 따르는 성분이다.

The way we transform them just by applying a series of Backward and Forward transforms.

텐서에 변환을 적용하는 방법은 일련의 역방향 및 정방향 변환 행렬을 적용[주) 표준 행렬 곱셈이 아니다]하는 것이다.

In the forward direction going from Old to New, on these upstairs, series transformation using the Backward Transformations like these i,j,k,.... And the downstairs in these series transform using the forward transformations like here with the r, s, t,...

'정방향 변환 규칙'은 원 좌표계에서 새 좌표계로의 변환인데 역방향 변환B 와 정방향 변환 행렬 F 를 연속으로 적용한다. 이때 역변환 행렬 B의 아래첨자 색인 i, j, k... 가 텐서의 윗첨자로 간다(contravariant). 이어서 순변환 행렬 F의 윗첨자 색인 r, s, t... 가 텐서의 아랫첨자로 가는(covariant) 규칙이다.




And the reverse transformation from 'New' to 'Old', it's the same thing but opposite. We replace the Forward transforms with Backward transforms and we replace Backward transforms with Forward transforms.

'역방향 변환'의 규칙은 변형된 좌표(New)에서 원 좌표(Old)로의 변환으로 '정방향 변환'과 같으나 변환행렬이 적용되는 순서가 반대다. 먼저 순방향 변환 행렬이 적용되고 역방향 변환행렬이 나중에 적용된다.




So, anything that follows these rules, when changing coordinates whether its transform or whether to any, anything that follows these rules is Tensor.

변형된 좌표계 사이에 위와 같은 변환 규칙을 따르는 (행렬)이 바로 텐서다.

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[주) 행렬의 '적용(apply transformation)': 위의 변환규칙은 총합기호 ∑ 가 생략된 간략화 표기이며 첨자 표기는 변환행렬을 나타 내지만 '표준 행렬 곱셈'이 아니다. 8. 선형사상 변환규칙 편 참조]


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.... Just to make it clear, when a Tensor has m-upstairs, contravariant indices and n-downstairs, covariant indices, we call that tensor an (m,n)-Tensor. So, these two numbers are called tensor's type. They tells how many contravariant rules and covariant rules, when we need to follow coordinate transforming tensor.


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And last thing we're going to say, you may recall this other definition. I gave tensor is, Tensors are collection of vectors and covectors combined together using  the tensor product. And I tald you that these were the best definition of tensor we can come up with.

끝으로 텐서에 대한 가장 적절한 정의를 다음과 같이 했었다는 것을 기억해보자.


이제까지 공부해 오면서 벡터(vector)와 여벡터(covector)가 무엇인지 배웠다. 이제 '텐서 곱(tensor product)'이 무엇을 의미하는지 알아보자. 그럼으로써 위와 같은 정의가 가장 적절한지 알게될 것이다.

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[이전] 8. 선형사상 변환규칙(Linear Map Transformation Rules)
[다음] 10. 쌍선형 형식(Bilinear Forms)

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[구구단만 알아도 '텐서']
-1. 동기(Motivation)
0. 텐서의 정의(Tensor Definition)
1. 정역방향 변환(Forward and Backward Transformation)
2 벡터의 정의(Vector Definition)
3. 벡터 변환 규칙(Vector Transformation Rules)
4. 여벡터 란?(What's a Covector?)
5. 여벡터 성분(Covector components)
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7. 선형 사상(Linear Maps)
8. 선형사상 변환규칙(Linear Map Transformation Rules)
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10. 쌍선형 형식(Bilinear Form)
11. 선형사상은 벡터-여벡터의 짝(Linear-Maps are Vector-Covector Pair)
12. 쌍선형 형식은 여벡터-여벡터 짝(Bilinear Forms are Covector-Covector Pairs)
13. 텐서 곱 vs. 크로네커 곱(Tensor Product vs. Kronecker Product)
14. 텐서는 벡터-여벡터 조합의 일반형(Tensors are a general vector-covector combinations)
15. 텐서 곱 공간(Tensor Product Spaces)
16. 색인 올림과 내림(Raising/Lowering Indexes)
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