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단위행렬 이란,
n
{\displaystyle n}
차 정사각행렬 에서 가장 좌측 상단에서부터 대각선 방향으로 우측 하단까지의 성분이 모두
1
{\displaystyle 1}
이고, 그 외의 성분은 모두
0
{\displaystyle 0}
인 행렬을 일컫는 말입니다. 기호로
E
{\displaystyle E}
또는
I
{\displaystyle I}
로 나타냅니다. 고등학교 과정에서는
E
{\displaystyle E}
를 단위행렬의 기호로 자주 사용합니다. 가령, 다음과 같은 것들은 모두 단위행렬입니다.
(
1
0
0
1
)
(
1
0
0
0
1
0
0
0
1
)
⋯
{\displaystyle {\begin{pmatrix}1&0\\0&1\end{pmatrix}}\qquad {\begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix}}\;\;\cdots }
단위행렬은 어떠한 행렬
A
{\displaystyle A}
에 곱하더라도 연산결과가
A
{\displaystyle A}
가 됩니다. 즉, 다음과 같습니다.
A
E
=
{\displaystyle AE=}
E
A
=
{\displaystyle EA=}
A
{\displaystyle A}
그러므로, 단위행렬
E
{\displaystyle E}
는 모든 행렬에서 곱셈에 대한 항등원 이 됨을 알 수 있습니다.
또, 단위행렬은 자신을 아무리 제곱하고, 곱해도 연산결과가 단위행렬이 나오게 됩니다. 즉, 다음과 같습니다.
E
2
=
E
,
E
4
=
E
,
E
9999
=
E
,
E
n
=
E
{\displaystyle {E}^{2}\mathrm {=} {E}{,}\;{E}^{4}={E},\;E^{9999}=E,\;E^{n}=E}