수치 계산 (Numerical Computation) 1. 개요 수치 계산이란 수학적 문제를 컴퓨터가 처리할 수 있는 유한한 횟수의 산술 연산(덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈)으로 변환하여 근사해(Approximate Solution)를 구하는 계산 과학의 한 분야이다. 복잡한 미분 방정식이나 대규모 선형 연립 방정식과 같이 해석적 방법(Analytical M…
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이항분포 (Binomial Distribution) 1. 개요 이항분포는 결과가 오직 두 가지(성공 또는 실패)로만 나타나는 [[베르누이 시행]](Bernoulli trial)을 독립적으로 번 반복했을 때, 성공한 횟수의 확률 분포를 나타내는 이산 확률 분포이다. 베르누이 시행이란 동전 던지기처럼 결과가 '앞면' 혹은 '뒷면'과 같이 상호 배타적인 두 가지…
SIR 모델 (SIR Model) 1. 개요 SIR 모델은 전염병의 확산 과정을 수학적으로 모델링하기 위해 인구를 세 가지 상태(Susceptible, Infectious, Recovered)로 구분하여 시간에 따른 변화를 분석하는 구획 모델(Compartmental Model)의 가장 기본적인 형태이다. 이 모델은 특정 인구 집단 내에서 감염병이 어떻게 …
준뉴턴 방법 (Quasi-Newton Methods) 준뉴턴 방법(Quasi-Newton Methods)은 목적 함수의 2차 미분 정보인 헤시안 행렬(Hessian Matrix)을 직접 계산하는 대신, 1차 미분 값인 그라디언트(Gradient)의 변화량을 통해 헤시안의 근사치를 반복적으로 업데이트하여 최적해를 찾는 수치 최적화 알고리즘입니다. 1. 개요 …
대역폭 (Bandwidth) 1. 개요 대역폭(Bandwidth)이란 시스템이 효과적으로 통과시키거나 처리할 수 있는 주파수 범위의 너비를 의미한다. 대역폭은 사용되는 문맥에 따라 크게 두 가지 주요 의미로 사용된다. 제어공학 및 신호 처리에서는 시스템의 응답 속도와 노이즈 억제 능력을 결정짓는 '주파수 범위( )'로 정의되며, 통신 및 네트워크 분야에서는…
최적화 문제 (Optimization Problem) 1. 개요 최적화 문제란 주어진 제약 조건 하에서 특정 목적 함수(Objective Function)의 값을 최대화하거나 최소화하는 최적의 변수 값을 찾는 수학적 문제를 말한다. 최적화는 단순히 수학적 이론에 그치지 않고, 일상생활과 산업 전반에서 효율성을 극대화하기 위해 광범위하게 사용된다. 예를 들어…
특수 함수 (Special Functions) 1. 개요 특수 함수(Special Functions)란 수학, 물리학, 공학의 다양한 문제에서 반복적으로 등장하여, 초등 함수(Elementary functions; 다항함수, 유리함수, 지수함수, 로그함수, 삼각함수 및 이들의 역함수)의 조합으로는 표현할 수 없는 특정한 성질을 가진 함수들을 통칭한다. 이러…
SciPy 개요 SciPy(Science Python)는 과학적 및 기술적 계산을 위한 파이썬 기반의 오픈소스 소프트웨어 생태계의 핵심 구성 요소 중 하나입니다 SciPy는 수치 계산, 최적화, 선형 대수, 적분, 보간, 신호 처리, 통계 분석 등 다양한 수학적 및 과학적 문제 해결을 위한 강력한 함수와 알고리즘을 제공합니다. SciPy는 NumPy 위에 …
덴드로그램 (Dendrogram) 개요 덴드로그램(Dendrogram)은 계층적 군집 분석(Hierarchical Clustering)의 결과를 시각적으로 표현한 트리 구조의 다이어그램입니다. '덴드로그램'이라는 단어는 그리스어 'dendron'(나무)과 'gramma'(그림)에서 유래했으며, 말 그대로 '나무 그림'을 의미합니다. 이 시각화 도구는 데이터…
비선형 최적화 (Nonlinear Optimization) 개요 비선형 최적화(Nonlinear Optimization)는 목적 함수(objective function) 또는 제약 조건(constraints) 중 적어도 하나가 비선형(non-linear)인 수학적 문제를 해결하기 위한 알고리즘 및 방법론의 집합을 의미합니다. 선형 계획법(Linear Pro…
고차원 희소 데이터 개요 고차원 희소 데이터(High-dimensional sparse data)는 데이터 과학 및 머신러닝 분야에서 자주 등장하는 중요한 개념으로, 특성의 수가 매우 많지만 각 데이터 포인트가 실제로 값을 가지는 특성은 극히 일부에 불과한 데이터를 의미한다. 이러한 데이터는 텍스트, 유전자 정보, 추천 시스템, 이미지 처리 등 다양한 분야…
희소 행렬 개요 희소 행렬(Sparse)은 행렬의 대부분의소가 0인 특수한 형태의 행렬을 의미합니다. 일반적으로 수치 계산, 머신러닝, 그래프 이론, 자연어 처리, 네트워크 분석 등 다양한 데이터 과학 분야에서 대규모 데이터를 효율적으로 처리하기 위해 사용됩니다. 희소 행렬은 데이터의 크기가 크지만 실제로 유의미한 정보(0이 아닌 값)를 가진 원소가 매우 …