Wir können x 3 und x 4 wählen, ( und ) nach dieser ( Wahl sind x 1 und x 2 bestimmt. ( Eine Basisx31 0erhalten wir, wenn wir für einmal ex 1 = und einmal e4 0)2 = nehmen. Dies1)ergibt die Lösungen⎛ ⎞ ⎛ ⎞Es ist alsoL(A, b) =⎛⎜⎝− 4 3300⎞⎟⎠ + < v 1, v 2 > R =13v 1 = ⎜−1⎟⎝ 1 ⎠ v 2 =0⎧⎛⎪⎨⎜⎝⎪⎩− 4 3300⎜⎝− 2 3001⎟⎠ .⎞ ⎛ ⎞ ⎛13⎟⎠ + λ ⎜−1⎟⎝ 1 ⎠ + µ ⎜⎝0− 2 3001⎞⎫⎪⎬⎟⎠λ, µ ∈ R∣⎪⎭ .83
13 Konkrete Verfahren13.1 Wir diskutieren noch einmal die Berechnung des Lösungsraums L(A, b) eines linearenGleichungssystemsAx = bmit dem Gauß’schen Eliminationsverfahren.1) Bringe (A | b) durch Zeilentransformation auf Zeilenstufenform⎛(A | b) =⎜⎝j 1 j 2 j k⎞1 ∗ 0 ∗ 0 b 11 ∗ . . . . ∗ .. ∗ .1 b kb k+1⎟. ⎠b mWir wissen: L(A, b) = L(A | b).2) Lösbarkeit und spezielle Lösung: Ist eine der Zahlen b k+1 , . . . , b m ≠ 0, so ist das Systemnicht lösbar (für Ax sind immer die letzten m − k Komponenten null). Ist b k+1 = . . . =b m = 0, so ist das System lösbar, zum Beispiel durchDies ist also eine spezielle Lösung.x jν = b ν , ν = 1, . . . , k,x j = 0 , j /∈ {j 1 , . . . , j k } .3) Lösungsraum: Wir müssen noch L(A, 0) bestimmen, wobei L(A, 0) = L(A, 0) ist ( esist 0 = 0, da alle Zeilentransformationen wieder auf den Nullvektor führen).Seien r 1 < r 2 < . . . < r n−k die Indizes in {1, . . . , n} {j 1 , . . . , j k } (die Indizes der “nichtspeziellen”Spalten von A), und seiB = (S r1 (A), S r2 (A), . . . , S rn−k (A))die Matrix, die aus A durch Streichen der “speziellen” Spalten S j1 (A), . . . , S jk (A) entsteht.Dann gilt die Äquivalenz( ) ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞ ⎛ ⎞x j1 x r1x j1x r1Ek ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟0 = Ax = ⎝ . ⎠ + B ⎝ . ⎠ ⇔ ⎝ . ⎠ = −B ⎝ . ⎠0 m−k,kx jk x rn−k x jk x rn−kwobei 0 m−k,k für die (m − k) × k-Nullmatrix steht, und B aus B durch Streichen derletzten m − k Zeilen entsteht (die alle 0 sind).⎛ ⎞x r1⎜ ⎟Dies ist für beliebiges ⎝ . ⎠ ∈ K n−k lösbar. Eine Basis des Lösungsraums L(A, 0)x rn−kerhält man, indem man hier z.B. die Basisvektoren e 1 , . . . , e n−k in K n−k wählt.84
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Lineare Algebra IProf. Dr. Uwe Jann
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Anschauliche Bilder für n = 2 und
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1 Aussagen, logische Symbole, und M
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Hier haben wir, wie oft später, Me
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2 AbbildungenDefinition 2.1 Seien M
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(b) Für f : R → R, x ↦→ x 3
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wobei [x] := größte ganze Zahl, d
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3 Das Prinzip der vollständigen In
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( nDie Zahlen heißen die Binomialk
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Definition 3.15 Ist für eine Menge
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Beispiele 4.5 (a) Die Verknüpfung
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Bezeichnung 4.9 Für eine Permutati
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5 Ringe und KörperDefinition 5.1 E
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Nach (a) ist also x + 1 = 0 oder x
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6 VektorräumeDie abelschen Gruppen
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W 1 ist ein Untervektorraum, W 2 ni
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