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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축 확장 (Axis Expansion) 1. 개요 축 확장(Axis Expansion)이란 다차원 배열이나 텐서(Tensor)의 실제 데이터 값은 유지한 채, 새로운 차원(Dimension)을 추가하여 배열의 형태(Shape)를 변경하는 데이터 변환 기법이다. 데이터 과학 및 선형 대수학에서 축 확장은 주로 서로 다른 차원을 가진 데이터 간의 연산을 가능하…
넘파이 (NumPy) 개요 넘파이(NumPy)는 파이썬(Python) 언어를 기반으로 한 수치 계산 라이브러리로, 다차원 배열 객체와 이를 효율적으로 처리하기 위한 다양한 함수를 제공하는 데이터 과학의 핵심 라이브러리입니다. NumPy는 파이썬 데이터 분석 생태계의 최하단에서 기초 토대 역할을 수행합니다. Pandas의 DataFrame, Scikit-le…
푸리에 변환 (Fourier Transform) 1. 개요 푸리에 변환은 시간 영역(Time Domain)에서 정의된 신호를 주파수 영역(Frequency Domain)으로 변환하여, 해당 신호가 어떤 주파수 성분들로 구성되어 있는지를 분석하는 수학적 기법이다. 우리가 듣는 음악이나 통신 신호는 여러 개의 서로 다른 주파수를 가진 사인파(Sine wave)…
정규방정식 개요 정규방정식(Normal Equation)은 선형회귀(Linear Regression) 문제를 해결하기 위한 해석적(analytical) 방법 중 하나로, 최소제곱법(Least Squares Method)을 사용하여 선형 모델의 계수를 직접 계산하는 수식이다. 이 방정식은 손실 함수인 잔차 제곱합(Sum of Squared Residuals)…
촐레스키 분해 (Cholesky Decomposition) 1. 개요 촐레스키 분해란 실수 행렬의 경우 대칭 행렬(Symmetric matrix)이자 양의 정부호 행렬(Positive-definite matrix)인 행렬 를 하삼각행렬(Lower triangular matrix) 과 그 전치행렬 의 곱으로 분해하는 행렬 분해 기법이다. 수학적으로는 다음과 …
Matplotlib Matplotlib은 파이썬 기반의 강력하고 유연한 2D 그래프 및 데이터 시각화 라이브러리로, 과학 계산, 데이터 분석, 머신러닝 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다. NumPy와 잘 통합되며, MATLAB과 유사한 인터페이스를 제공하여 사용자가 익숙하게 접근할 수 있습니다. 복잡한 데이터를 직관적으로 표현할 수 있도록 다양한 …
표준편차 개요 표준편차(Standard Deviation)는 통계학에서 데이터의 분산도를 측정하는 대표적인 지표로, 평균값을 중심으로 데이터가 얼마나 퍼져 있는지를 수치화한 값이다. 이 개념은 과학적 연구, 금융 분석, 공학 등 다양한 분야에서 활용되며, 특히 회귀분석에서 모델의 예측 정확도를 평가하는 데 중요한 역할을 한다. 정의 및 개념 수학적 정의 표…
배열 슬라이싱 (Array Slicing) 1. 개요 배열 슬라이싱(Array Slicing)이란 배열이나 리스트와 같은 선형 데이터 구조에서 특정 인덱스 범위를 지정하여 연속된 요소들의 부분 집합을 추출함으로써 새로운 부분 배열을 생성하는 기법이다. 이 작업의 주된 목적은 전체 데이터셋 중 분석이나 처리가 필요한 특정 구간만을 효율적으로 분리하여 데이터 …
복소형 푸리에 급수 (Complex Fourier Series) 복소형 푸리에 급수는 주기 함수를 복소 지수 함수의 무한 합으로 표현하는 수학적 방법으로, 실수형 삼각함수 푸리에 급수를 오일러 공식을 통해 보다 간결한 복소수 형태로 일반화한 것이다. 1. 기초 개념 및 주기 함수 1.1 주기 함수의 정의 푸리에 급수를 정의하기 위해서는 먼저 대상이 되는 함…
가중치 평균 개요 가중치 평균(Weighted Average)은 단순 평균(Arithmetic Mean)과 달리 각 신뢰도를 반영하기 위해 가중치(Weight)를 부여하여 계산하는 평균 방식입니다. 특히 데이터과학과 모델 평가 분야에서 다양한 지표를 종합하거나, 클래스 불균형이 있는 분류 문제에서 성능을 평가할 때 널리 사용됩니다. 단순 평균은 모든 데이터…
제2사분위수 (Second Quartile) 제2사분위수(Second Quartile, )는 데이터를 4등분 하는 세 개의 지점 중 두 번째 지점으로, 전체 데이터의 정확히 50%가 이 값보다 작거나 같고 나머지 50%가 이 값보다 크거나 같은 지점을 의미한다. 1. 정의 및 개념 분위수(Quantile)란 전체 데이터를 크기 순으로 나열했을 때 특정 비율…
좌특이벡터 (Left Singular Vector) 1. 개요 좌특이벡터(Left Singular Vector)는 임의의 행렬 에 대한 특이값 분해(Singular Value Decomposition, SVD)에서 결과 행렬 를 구성하는 열벡터들로, 행렬 에 의해 변환된 출력 공간(공역)의 정규직교 기저(Orthonormal Basis)를 형성하는 벡터를 …
코사인 유사도 (Cosine Similarity) 1. 개요 코사인 유사도(Cosine Similarity)란 두 벡터 간의 각도의 코사인 값을 이용하여 두 벡터가 얼마나 유사한 방향을 가리키고 있는지를 측정하는 알고리즘이다. 이 측정 방식은 벡터의 크기(Magnitude)보다는 방향성(Direction)에 집중하며, 결과값은 일반적으로 -1에서 1 사이의…
로그 변환 개요 로그 변환(log transformation)은 데이터 과학 및 통계 분석에서 자주 사용되는 비선형 데이터 변환 기법으로, 주로 비대칭적이고 오른쪽으로 치우친(right-skewed) 연속형 변수의 분포를 정규 분포에 가깝게 만들기 위해 활용된다. 특히 지수적 성장 패턴을 보이거나 값의 범위가 매우 넓은 데이터(예: 소득, 인구, 웹 방문 …
시그모이드 함수 개요 시그모이드 함수(Sigmoid Function)는 0에서 1 사이의 값을 출력하는 비선형 활성화 함수로, 인공지능(AI) 및 머신러닝(ML) 분야에서 널리 사용됩니다. 이 함수는 로지스틱 회귀(Logistic Regression), 신경망(Neural Network) 등에서 확률을 예측하거나 이진 분류(Binary Classificat…
numpy 개요 NumPy(Numerical Python의 약자)는 파이썬에서 과학적 계산과 데이터 분석을 위한 핵심 라이브러리 중 하나로, 고성능의 다차 배열 객체(nd)와 이를 효율 다루기 위한 수학적 함수 제공합니다. NumPy는 Python의 기본보다 훨씬 빠르고 메모리 효율적인 배열 연산을 가능하게 하며, 데이터과학, 기계학습, 물리학, 공학 등 …
벡터-벡터 연산 (Vector-Vector Operations) 1. 개요 벡터-벡터 연산이란 두 개 이상의 벡터(Vector)를 입력으로 하여 특정한 수학적 규칙에 따라 새로운 스칼라(Scalar) 값이나 벡터 값을 산출하는 계산 과정을 의미합니다. 벡터는 크기와 방향을 동시에 가지는 양으로, 물리적 공간의 좌표, 데이터 과학의 특징 벡터(Feature …
파이썬(Python) 파이썬은 높은 가독성과 간결한 문법을 지향하는 인터프리터 방식의 고급 프로그래밍 언어로, 다양한 도메인에서 널리 사용되는 범용 프로그래밍 환경입니다. > 참고: 본 문서는 Python 3.x 시리즈를 기준으로 작성되었습니다. Python 2는 공식 지원이 종료되었으므로 새로운 프로젝트에서는 Python 3를 사용해야 합니다. 파이썬 개…
영행렬 개요 영행렬(zero matrix)은 모든 원소가 0인 행렬을 말한다. 행렬 연산에서 항등원(덧셈 항등원)으로 작용하며, 선형대수의 여러 기본 정리와 정의에 필수적인 역할을 한다. 영행렬은 차원에 따라 형태가 달라지지만, “모든 원소가 0”이라는 공통된 특성을 가진다. 본 문서는 영행렬의 정의, 주요 성질, 연산 규칙, 다른 특수 행렬과의 관계, 실…