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--- Mathe [Vektoren] lineare Abhängigkeit (http://www.black-board.net/thread.php?threadid=22608)


Geschrieben von inde am 06.11.2006 um 21:49:

  [Vektoren] lineare Abhängigkeit

Hallo Mathecracks im BB!

Ich sitz hier gerade vor ner Hausaufgabe und bin am verzeifeln. Muss dazu sagen wir haben sie vor den Ferien aufbekommen und ich hab mir Zeit gelassen und nun hab ich keinen blassen schimmer wie ich überhaupt vorgehen soll.

Also:

Die Vektoren A, B, C (ich schreib jetzt mal Vektoren einfach groß) sind linear unabhängig. Was das heißt versteht ich.

Aufgabe: Untersuche U, V und W auf lineare Abhängigkeit:

U = (A+B) ; V = (B+C) ; W = (A+C)

Was bitte wollen die das ich tue?



Geschrieben von grandmaster S am 06.11.2006 um 22:00:

 

Ganz einfach:

A+B = µ*(B+C) + lambda*(A+C)

Daraus erhälst du ein Gleichungssystem. Kannst du dieses GLS lösen ist es bewiesen, dass diese Vektoren linear abhängig sind.



Geschrieben von inde am 06.11.2006 um 22:12:

 

Danke erstmal... also ich war vorhin bei

0 (nullvektor) = (gamma)*(A+B) + (lambda)*(B+C) + µ*(A+C)

Is ja dem schon ähnlich was du gesagt hast. Ich steh grad vollkommen auf dem Schlauch, also wie bilde ich dann das GLS daraus? (OMG, ich hab mir alles weggesoffen!)



Geschrieben von grandmaster S am 06.11.2006 um 23:06:

 

Aus der Gleichung Zeile für Zeile auslesen und als drei Gleichungen mit drei Unbekannten sehen. Also alle obersten Zahlen aus dem Vektor wären dann die erste Gleichung usw. usf.



Geschrieben von inde am 06.11.2006 um 23:41:

 

Hm okay, also dann weiß ich was du meinst... das problem ist dass die Vektoren lediglich als A B und C dastehen, keine angaben zu den Koordinaten.



Geschrieben von Vapour Kitey am 07.11.2006 um 09:15:

 

Wenn du keine Angabe zu den Koordinaten hast, kannst du das nicht weiter auflösen. Du könntest natürlich mit

0=gamma*(A1+B1)+lambda*(B1+C1)+µ*(A1+C1)
0=gamma*(A2+B2)+lambda*(B2+C2)+µ*(A2+C2)
0=gamma*(A3+B3)+lambda*(B3+C3)+µ*(A3+C3)

theoretisch weiterrechnen, das vielleicht irgendwie nett umstellen (z.B. nach A auflösen), aber da es beliebige Vektoren sind, kann man keine Aussage über die lineare Abhängigkeit treffen.

Die erste Antwort A+B=µ*(B+C)+lambda*(A+C) ist übrigens genau das gleiche wie dein Ansatz mit dem gamma. Hier wurde nur der erste Term auf die andere Seite geholt und lambda und µ durch (-gamma) geteilt wurden. Da du diese griechischen Dinge aber eh durch einsetzen ausrechnest, ist es für den Test egal wie sie anfangs definiert waren.



Geschrieben von CDW am 07.11.2006 um 17:26:

 

Hm, meine LA Zeit ist schon seit 4 Monaten vorbei, aber ich würde einfach versuchen so anzusetzen:
Die Rechenregeln und die Definition ausnuten.

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Vektor V ist als V=(B+C) definiert

wir wissen dass A,B,C linear unabhängig sind.
Wenn man V aus U und W bilden kann, sind die Vektoren U,V,W linear 
abhängig.
Beweis durch Widerspruch:

V=(B+C)

Könnte man V aus W und/oder U bilden, wäre V nicht unabhängig und damit 
wäre auch die Vektoren nicht linear unabhängig.

B+C=x(A+B)+y(A+C)
 <=> B+C=xA+yA+xB+yC

da B linear unabhängig von A,C ist, lässt sich B nicht als kombination aus 
yA+yC oder xA+xB  darstellen, jedoch durch xB oder yA+xB (oder yC+xB) 
wenn y=0 gewählt wird.
da C linear unabhängig von A,B ist, lässt sich C nicht als kombination aus 

xA+xB,yA+yC oder yA+xB darstellen, jedoch durch yC oder yC+xA (für x=0) 
oder yC+xB (für x=0).


Das heißt aber, um B+C als kombination aus xA+yA+xB+yC darstellen zu 
können, müssen sowohl x wie auch y gleich 0 sein. Nur kommt dabei der 
Nullvektor raus und nich B+C - ergo Widerspruch. Somit gilt die Lineare 
unabhängigkeit auch für U,V,W

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Version2 (im Prinzip wohl dasselbe, finde ich aber schlüssiger Augenzwinkern ).
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Überlegung: Linear unabhängig heißt ja: a1A+a2B+a3C=0 (Nullvektor) nur 
wenn a1 bis a3 =0 (siehe Wiki Definition)

Wären also U+V+W linear abhängig könnte man damit einen Nullvektor 
bilden:

a1*U+a2*V+a3*W=0

wobei a1..a3 dann irgend ein Koeffizient ungleich 0 ist (statt a1 bis a3 kann 
man auch die gamma/lambda Bezeichner wählen ;))


a1*U+a2*V+a3*W=0 kann umgeschrieben werden in:
(da U=A+B ist, V=B+C usw)
a1*(A+B)+a2*(B+C)+a3(A+C)=0
oder:
a1*A+a1*B+a2*B+a2*C+a3*A+a3*C=0

Wir wissen dass A,B,C linear unabhängig sind, somit kann man hier den
 Nullvektor nur bilden, wenn man die Koeffizienten so wählt, dass ein Vektor 
mit seiner Inversen addiert wird (-A+A=0).

also erstmal umordnen:

 a1*A+a1*B+a2*B+a2*C+a3*A+a3*C=0
<=>
a1*A+a3*A+a1*B+a2*B+a2*C+a3*C=0

a1A+a3A, a1B+a2B, a2C+a3C müssen  0 ergeben, da sonstige 
Kombinationen nicht möglich sind (denn A,B,C sind als linear unabhängig 
definiert - also kann man auch keine Koeffizienten ungleich 0 wählen, so dass 
xA+yB=0 sind, damit brauchen wir auch nur die oben erwähnten Paare zu 
betrachten.)

1)a1A+a3A            <- kann nur dann Nullvektor ergeben, wenna3=-a1 

dann ist nämlich xA+(-xA)=Nullvektor.

2)a1B+a2B <-kann nur dann Nullvektor ergeben, wenn a2=-a1

3)und schließlich a2C+a3C kann nur Nullvektor ergeben, wenn a3=-a2

Also a3=a2 (laut (1) und (2)) aber gleichzeitig auch a3=-a2
=> Wiederspruch.

Wir können auch nicht einfach a2=0 setzen, da dann auch a1 und a3 Null sind.

Somit können wir keine Koeffizienten ungleich 0 wählen um 

a1A+a1B+a2B+a2C+a3A+a3C=0

zu erhalten.

und da
a1A+a1B+a2B+a2C+a3A+a3C äquvalent zu a1U+a2V+a3W

gilt diese Aussage auch für a1*U+a2*V+a3*W=0. 
Damit wären U+V+W linear unabhängig.

Ich hoffe das ist halbwegs nachvollziehbar.
Bitte mit Vorsicht genießen, da es schon zeitlich etwas her ist, seit ich mir das antun musste Augenzwinkern



Geschrieben von inde am 09.11.2006 um 17:13:

 

Jo, ich denk ich habs kapiert... wir hams in der Schule nochmal gerechnet und mir ist ein Licht aufgegangen. Danke auf jeden Fall smile


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