ADVANCED ALGEBRA · LESSON 29 · 1/2
그래프 Laplacian과 Fourier 모드
학번
이름
오늘의 목표
그래프 라플라시안의 에너지와 고유벡터를 확산·주파수 관점에서 해석한다.
핵심 개념 빈칸 노트
그래프 라플라시안은 $L=\underline{\hspace{2.2cm}}$이다.
$(Lx)_i$는 꼭짓점 $i$의 값에서 이웃 값들을 비교한
를 모은다.
$x^\mathsf TLx=\sum_{\{i,j\}\in E}\underline{\hspace{3.8cm}}$이다.
작은 고윳값의 고유벡터는 그래프에서 천천히 변하는
모드이다.
따라 풀기
경로 그래프의 차이
경로 $P_4$에서 $x=(1,3,0,2)^\mathsf T$일 때 $(Lx)_2$를 구하자.
1단계
둘째 꼭짓점의 차수는 $\underline{\hspace{2.2cm}}$, 이웃은 1번과 3번이다.
2단계
$(Lx)_2=2x_2-x_1-x_3=2\cdot3-1-0$이다.
3단계
따라서 $(Lx)_2=\underline{\hspace{2.2cm}}$이다.
실수 방지
인접행렬 $A$와 라플라시안 $L=D-A$를 혼동하지 않는다. 라플라시안의 행합은 0이다.
ADVANCED ALGEBRA · LESSON 29 · 2/2
그래프 Laplacian과 Fourier 모드
학번
이름
연습 문제 · 쉬운 계산에서 심화까지
1
기초
간선 하나로 연결된 두 꼭짓점 그래프의 라플라시안 행렬을 쓰시오.
2
기초
임의의 그래프 라플라시안에서 $L\mathbf1$을 구하시오.
3
개념
상수 신호의 라플라시안 에너지가 0인 이유를 설명하시오.
4
적용
경로 $P_3$의 라플라시안 $L$을 쓰고 $x=(2,-1,3)^\mathsf T$에 대해 $Lx$를 구하시오.
5
적용
확산 갱신 $x^+=x-\frac14Lx$에서 앞 신호의 다음 값을 구하시오.
6
심화
연결 그래프에서 고윳값 0의 고유공간이 상수벡터의 생성공간인 이유를 에너지 식으로 설명하시오.
나가기 전 한 문장
라플라시안 고윳값이 그래프 신호의 주파수를 나타내는 이유를 쓰시오.
□ 개념을 설명할 수 있다
□ 계산을 다시 확인했다
□ 질문이 있다