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行列の引き算

行列の引き算は、線形代数において基本的な行列の演算の一つです。当ページでは、これについて以下のことがわかります。

このページでわかること

  • 行列の引き算とは何か
  • 行列の引き算のやり方
  • Python で行列の引き算

行列の引き算とは何か

行列とは」で述べた通り、行列はベクトルを変換するための写像(関数)です。そのため行列の引き算とは、何らかの目的で 2 つの関数で引き算を行なって、新しい 3 つ目の関数を作るということを意味します。

行列の引き算のイメージ

以上が行列の引き算です。

行列の引き算のやり方

行列の引き算は簡単です。以下の 2 つの行列があるとします。

\[\begin{eqnarray}
A=
\begin{pmatrix}
a_{1,1} & a_{1,2}\\
a_{2,1} & a_{2,2}
\end{pmatrix}, \ \ \
B=
\begin{pmatrix}
b_{1,1} & b_{1,2}\\
b_{2,1} & b_{2,2}
\end{pmatrix}
\end{eqnarray}\]

これらの行列同士で引き算を行うと、それぞれ同じ要素の値で引き算が行われます。

\[\begin{eqnarray}
A-B=
\begin{pmatrix}
a_{1,1}-b_{1,1}
&
a_{1,2}-b_{1,2}\\
a_{2,1}-b_{2,1}
&
a_{2,2}-b_{2,2}\\
\end{pmatrix}
\end{eqnarray}\]

例として次の 2 つの行列を引き算してみましょう。

\[\begin{eqnarray}
A=
\begin{pmatrix}
5 & 6\\
7 & 8
\end{pmatrix}, \ \ \
B=
\begin{pmatrix}
1 & 2\\
3 & 4
\end{pmatrix}
\end{eqnarray}\]

これらの行列同士で引き算を行うと、それぞれ同じ要素の値が引き算されます。

\[\begin{eqnarray}
A-B=
\begin{pmatrix}
4 & 4\\
4 & 4\\
\end{pmatrix}
\end{eqnarray}\]

なお行列の引き算は、2 つの行列の行数と列数が同じである場合のみ可能です。

Pythonで行列の引き算

Python では NumPy で作成した行列同士を – 演算子で繋ぐことで引き算することができます。

In [1]:
# NumPy のインポート
import numpy as np

# 1 つ目の行列の定義
A = np.array([[1,2,3],[4,5,6]])
print(A)
[[1 2 3]
 [4 5 6]]
In [2]:
# 2 つ目の行列の定義
B = np.array([[0.5,0.5,0.5],[0.5,0.5,0.5]])
print(B)
[[0.5 0.5 0.5]
 [0.5 0.5 0.5]]
In [3]:
# 行列の引き算
C = A - B
print(C)
[[0.5 1.5 2.5]
 [3.5 4.5 5.5]]