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문제 해설

외적 합 (Sum of Outer Products)

선형대수 · easy

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외적 합 (Sum of Outer Products)

61번 배치 외적(B,M,N)(B, M, N) 3-D 결과를 냈다면, 보통 마지막엔 배치를 합쳐서 (M,N)(M, N) 로 줄입니다:

Ri,j=b=1BXb,iYb,j=(XY)i,jR_{i, j} = \sum_{b=1}^{B} X_{b, i} \, Y_{b, j} = (X^\top Y)_{i, j}

주목: 이게 정확히 행렬곱 XYX^\top Y. 곧 배치 외적의 합 = 그냥 X.T @ Y.

어디에 쓰이나

  • 선형층 가중치 그래디언트: 배치 크기 BB, 입력 xRB×Dinx \in \mathbb{R}^{B \times D_{\text{in}}}, 출력 오차 δRB×Dout\delta \in \mathbb{R}^{B \times D_{\text{out}}} 일 때: LW=xδshape=(Din,Dout)\frac{\partial L}{\partial W} = x^\top \delta \quad \text{shape} = (D_{\text{in}}, D_{\text{out}}) 이는 배치 샘플별 외적 xbδbx_b \otimes \delta_b 의 합.
  • 공분산 추정: 중심화된 데이터 X~RB×D\tilde X \in \mathbb R^{B \times D}Σ^=X~X~/B\hat\Sigma = \tilde X^\top \tilde X / B.
  • Gram 행렬 (커널/스타일 손실).

과제

함수 sum_outer(X, Y) 를 완성하세요.

  • X shape (B, M), Y shape (B, N).
  • 반환: shape (M, N)X.T @ Y.
  • 루프 금지.

테스트 케이스

#이름검증
1shape (M, N)
2수동 합과 일치sum(outer(X[b], Y[b]))
3X.T @ Y 와 동일
4선형: sum_outer(aX, Y) = a · sum_outer(X, Y)
5루프 금지
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