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알고리즘 구현으로 배우는 선형대수 with 파이썬

[도서] 알고리즘 구현으로 배우는 선형대수 with 파이썬

정철원 저

내용 평점 5점

구성 평점 5점

바야흐로 머신러닝과 딥러닝 전성시대이다

이에 따라 선형대수가 중요하다는 인식이 널리 퍼지고 있고, 이러한 현상은 바람직하다고 생각한다

그러나 중요성을 깨달았다고 하더라도 선형대수는 여전히 처음 접하는 사람들에게는 쉽지 않은 분야이다

물론 머신러닝과 딥러닝을 공부하기도 벅찬데 선형대수까지 공부하는 것은 부담으로 느껴질 수 있다

하지만 머신러닝과 딥러닝 분야뿐만 아니라, 숫자를 사용하는 거의 모든 분야에서 선형대수 학습은 필수이다

 

선형대수는 분야 특성상 실습이 어렵다

따라서 대부분의 선형대수 책들은 계산에 치중한다

아마 선형대수를 처음 접할 때 계산으로 접하는 사람들은 동기부여가 잘되지 않을 거라 생각한다

또한 선형대수 개념을 이용해 실제로 프로그래밍할 때는 여러 가지 라이브러리의 도움을 받는데

이를 통해 결과를 쉽게 얻을 수 있지만 원리르 모르고 그저 사용하기만 한다면 제대로 응용하기 어려울 것이다

 

이 책은 실습 파트가 두 부분으로 나누어져 있다

첫 번째 실습 파트는 라이브러리의 도움을 받지 않고 파이썬으로 선형대수의 각 개념을 직접 구현하면서 의미를 파악한다

 

그리고 두 번째 실습 파트는 라이브러리를 활용해 선형대수 개념을 활용한다

첫 번째 실습 파트에서 라이브러리의 도움을 받지 않고 구현해 보았으므로 두 번째 실습 파트에서 라이브러리 활용을 할 때

어떤 원리로 계산되는지 이해할 수 있다

 

그리고 독학하는 독자들을 위해 최대한 그림으로 설명하려고 노력했으며, 선형대수 개념뿐만 아니라 소스코드의 흐름 역시 그림으로 표현한다

 

 

저자의 사이트

이메일: stoicheolwon@gmail.com

블로그: https://losskatsu.github.io

네이버카페: https://cafe.naver.com/aifromstat

 

 

책의 구성

Chapter 01 개발 환경 구성하기

파이썬 설치부터 가상환경 설정까지 실습을 위해 필요한 환경을 구축한다

 

Chapter 02 파이썬 기초

선형대수 이론을 구현하기 위해 필요한 자료형, 조건문, 반복문, 깊은 복사 등과 같은 파이썬 기초 개념을 배운다

 

Chapter 03 행렬

선형대수의 밑바탕이 되는 행렬의 기초적인 개념을 배우고 간단한 행렬 연산을 배운다

 

Chapter 04 다양한 행렬

전치 행렬, 대각 행렬, 단위 행렬, 삼각 행렬등 다양한 행렬을 배운다

 

Chapter 05 선형 시스템

행렬을 이용해 선형 시스템의 해를 구하는 방법을 다룬다

이를 위해 필요한 기본 행 연산과 가우스 조르단 소거법의 개념을 배운다

 

Chapter 06 행렬식

선형대수에서 중요한 개념인 행렬식에 대해 다룬다

행렬식이 의미하는 바를 배우고 실제로 계산해 보며 행렬식의 개념을 익힌다

 

Chapter 07 역행렬

행렬식을 이용해 역행렬을 구하는 방법을 배우고 파이썬으로 구현한다

 

Chapter 08 기저와 차원

선형대수의 핵심 개념인 기저와 차원을 익힌다

먼저 벡터 공간, 부분 공간, 선형 독립 등 기초 개념을 다루고 기저와 차원, 랭크의 개념을 배운다

 

Chapter 09 내적

정사영의 의미를 배우고 이를 이용해 내적의 개념과 계산하는 방법을 익힌다

추가적으로 직교의 개념을 배우고 종합적으로 그램 슈미트 과정을 다룬다

 

Chapter 10 다양한 곱 연산

벡터의 외적, 크로네커 곱, 벡터 곱, 삼중 곱과 같은 다양한 곱 연산을 다룬다

 

Chapter 11 고윳값과 고유 벡터

고윳값, 고유 벡터의 개념을 익히고 다양한 방법을 이용해 고윳값과 고유 벡터를 구한다

 

Chapter 12 직교 행렬

직교 행렬의 개념에 대해 배우고 이와 관련된 행렬의 닮음 개념을 다룬다

 

Chapter 13 대각화

대각화의 개념을 배우고 고윳값 분해, 특이값 분해와 같은 행렬 분해 방법을 다룬다

 

Chapter 14 LU분해

LU분해의 개념을 배우고 LU분해를 이용해 선형 방정식의 해를 구하는 방법을 다룬다

 

Chapter 15 행렬의 이차식

행렬의 이차식 개념을 배우고 양정치 행렬과 행렬의 미분법에 대해 배운다

 

Chapter 16 텐서

텐서의 개념을 배우고 텐서의 기본 연산에 대해 다룬다

 

Chapter 17 머신러닝과 선형대수

지금까지 배운 선형대수 개념을 머신러닝에 직접 적용한다

 

Chapter 18 딥러닝과 선형대수

지금까지 배운 선형대수 개념을 딥러닝에 직접 적용한다

 

 

서평

이 책은 이분야에 굉장히 조예가 깊은 저자가 선형대수의 중요성을 전파하고 머신러닝과 딥러닝을 공부하기 위해 필수적으로 이해하고 있어야 하는 선형대수에 대해 집필한 서적이다

 

이 책이 출간되기 전 이미 선형대수와 통계학으로 배우는 머신러닝 with 파이썬 책을 출간한 저자이기도 하다

 

이 책의 저자는 통계학 석사, 박사 과정을 밟았으며 데이터 분석과 머신러닝 업무를 수행해 왔으며

머신러낭 강의를 하고, 책을 쓰며, 개발을 하는 활동력이 굉장한 전문가 이다

관심 분야는 인공지능, 머신러닝, 통계학, 선형대수, 커널, 임베디드, IT 보안, 사물인터넷, 물리학, 철학이다

 

이 책은 파이썬 기본서가 아니고 선형대수의 이해를 돕고자 집필된 서적이므로 파이썬의 기초는 파이썬 기초 입문 서적으로

완벽히 숙지한다음 이 책을 읽어보는 것을 추천한다

 

이 책에서 저자는 많은 머신러닝, 딥러닝을 연구하고 활용하는 개발자들이 선형대수에 대해서 완벽히 이해하지 못하고 기술을 활용하고 있다고 얘기하고 있다

 

굳이 선행대수의 모든 원리를 이해하고 있지 않더라도 그 개념이 들어간 라이브러리들을 활용하면 쉽게 결과를 도출해낼 수 있기 때문이다

 

이 책의 초반부는 파이썬 기초와 선행대수의 기본 개념인 스칼라, 벡터, 행렬의 기초부터 다루고 있다

각 파트 별로 정의와 이론 원리를 수식으로 설명하고 이해하며 이해를 바탕으로 파이썬 실습과, 넘파이 실습을 해보면서 진행한다

이렇게 책을 읽어나가면서 다양한 수학적 정의 및 용어에 익숙해지게 된다

 

또한 선형대수가 텐서 및 머신러닝에 최종적으로 어떻게 적용되는지 설명하는 과정을 통해 선형대수에 대해서 깊은 이해를 할 수 있게 된다

 

저자가 대학시절 선형대수를 매우 어려워했던 경험으로 인해 선형대수를 어떻게 공부해나가야되는지 충분히 잘 이해하고 잘 설명해주고 있으므로 책의 단계별로 따라가다보면 선형대수를 공부해야되는 이유와 선형대수가 어떻게 머신러닝에 사용되는지 이해할 수 있게 되어

보다 더 흥미롭게 선형대수를 공부하고 깨달아 나갈 수 있게 된다

 

또한 저자는 데이터분석가 이자 머신러닝 엔지니어로 일을 했던 경험으로 현업에서 많이 사용하는 Numpy, Pandas, Scipy를 보다 더 잘 활용하는 방법에 대해서도 소개를 하고 있다

 

무엇보다 저자의 공부경험과 강사로서의 활동 경험을 바탕으로 쓰여진 이 책은 선형대수를 흥미롭게 재미있게 이해하기 위해서 선형대수를 처음 접하는 사람도 기초 개념을 잡을 수 있도록 매우 쉽게 설명하기 위해 매우 노력하는 책이다

 

이 책은 아무 생각없이 결과 도출을 위해서만 사용했던 파이썬 라이브러리에 대해 깊은 이해를 바탕으로 사용할 수 있게 도와주고

파이썬 라이브러리가 어떠한 구조로 선형대수 수식을 활용해 결과를 도출해내는지 이해할 수 있게 되므로 모든 과정에 대해서 완벽하게 이해하면서 업무를 진행하고 학습을 진행해나갈 수 있도록 도와준다

 

몇 년만에 이렇게 좋은 서적을 집필해서 출간해준 것 만으로도 감사할만큼 높은 퀄리티의 선형대수 서적을 읽을 수 있게 되어 정말 좋았다

 

아마 이런 높은 퀄리티의 내용으로 인해 당분간 이분이 집필한 선형대수 서적이 국내 베스트셀러가 되지 않을까 예측해본다

 

총평

이 책은 이분야에 오랫동안 몸담았던 저자가 대학생 시절 선형대수를 이해하고 공부했던 방법의 회의를 가지고 필요에 의해서 다시 학습하고 이해하면서 겪었던 고충들과 현업에서 업무를 하면서 쌓인 노하우들을 대방출 하는 서적이다

 

저자가 최근에 집필한 선형대수 서적은 총 두권이며 두권 모두 곧 국내 베스트셀러가 되지 않을까 예측 해본다

 

그만큼 높은 퀄리티를 자랑하고 있는서적이며 선형대수에 흥미를 못느꼈던 또는 공부에 어려움을 겪었던 또는 현업에서 선형대수의 깊은 이해없이 업무를 수행하고 있는 많은 사람들에게 반드시 읽어보라고 권장해주고 싶은 서적이다

 

이 책을 바탕으로 선형대수의 기초와 이론에 대해 이해할 수 있게 되고 파이썬 라이브러리를 사용하면서도 이 라이브러리가 선형대수의 어떠한 수식으로 이런 결과를 도출해내는지 완벽히 이해할 수 있게 되므로 좀 더 정확하게 업무를 진행할 수 있게 되고 문제점을 수정해 내갈 수 있게 된다

 

선형대수의 기초가 부족하다고 생각하는 사람들에게 저자가 집필한 선형대수 서적

 

선형대수와 통계학으로 배우는 머신러닝 with 파이썬,

알고리즘 구현으로 배우는 선형대수 with 파이썬

 

두 권을 읽어 보기를 적극 권장해본다

 

※출판사로부터 책을 무상으로 제공받아 직접 실습해보고 정성껏 작성한 리뷰 입니다


https://losskatsu.github.io/
https://cafe.naver.com/aifromstat
 
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