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A^TA invertierbar <=> voller sp-rang

Universität / Fachhochschule

Lineare Unabhängigkeit

Tags: Lineare Unabhängigkeit

 
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Jennifer87

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11:51 Uhr, 15.05.2014

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Hi

Wie oben schon geschrieben soll ich zeigen dass gilt:

ATA ist invertierbar A hat vollen Spaltenrang



kann mir da jemand nen Tipp geben wie ich starten könnte??


lg Jenny

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
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DrBoogie

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12:11 Uhr, 15.05.2014

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Was weißt Du über Rang, Invertierbarkeit und so weiter?
Ich könnte z.B. den Weg über Determinante vorschlagen, aber weiß nicht, ob Du auf die entsprechenden Resultate zurückgreifen kannst/darst.
Jennifer87

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12:30 Uhr, 15.05.2014

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ich weiß zwar nicht genau was du meinst, aber hier mal paar Sachen....


Ist eine Matrix A invertierbar <=> det(A)0
Spaltenrang = Anzahl linear unabhängiger spalten
rang einer Matrix = spaltenrang=zeilenrang

... welches Resultat bräuchte ich denn?

und vor allem was kann man det(ATA)0 folgern ...
Antwort
DrBoogie

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12:58 Uhr, 15.05.2014

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Da gibt's mehr:

1. det(AB)=det(A)det(B)
2. det(AT)=det(A)
3. det(A)=0<=> Spalten sind linear abhängig

Aus diesen drei folgt die Aussage leicht, weil Spaltenrang=Dimension des Raums, erzeugt von Spaltenvektoren, und deshalb gilt: Spaltenrang nicht maximal <=> Spaltenvektoren linear abhängig.

Die Frage ist nur, ob Du die 1., 2., 3. kennst und nutzen darfst.
Jennifer87

Jennifer87 aktiv_icon

13:45 Uhr, 15.05.2014

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ja die kenne ich alle und darf sie auch nutzen...


das Problem ist jedoch, die Determinante ist ja nur für quadratische Matrizen definiert , nun muss A aber nicht quadratisch sein, ....

dann bringt ja det(ATA)=det(A)*det(A)=det(A)2 wenig ....

klar fürn quadratischen fall wär die Sache schnell durch, aber was ist wenn A eine m×n Matrix ist
Antwort
pwmeyer

pwmeyer aktiv_icon

13:50 Uhr, 15.05.2014

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Hallo,

wenn ATAx=0, dann: 0=<x,ATAx...

Gruß pwm
Jennifer87

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14:27 Uhr, 15.05.2014

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0=<x,ATAx>=<Ax,Ax>Ax=0.... 1. stimmt das? und 2. was sagt mir das ?
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DrBoogie

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14:42 Uhr, 15.05.2014

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Das stimmt.
Und sagt Folgendes: ATAx=0<=>Ax=0, also haben sie den gleichen Kern.
Kannst Du daraus was folgern? ;-)
Jennifer87

Jennifer87 aktiv_icon

14:49 Uhr, 15.05.2014

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wenn ATA invertierbar ist , darf im Kern nur der Nullvektor sein , daraus folgt dann aber dass die Spalten von A lin unabhängig sind.... und das selbe umgekehrt? ;-)


noch eine Frage : im schritt <x,ATAx>=<Ax,Ax> was ist wenn mein Vektorraum komplex ist??? dann müsste doch irgendwo ein A rein und das würde alles zunichte machen ...
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

15:06 Uhr, 15.05.2014

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"wenn ATA invertierbar ist , darf im Kern nur der Nullvektor sein , daraus folgt dann aber dass die Spalten von A lin unabhängig sind.... und das selbe umgekehrt? ;-)"

Ja. Ich meine, Du könnstest diese Beziehung zwischen Kern und linearer Unabhängigkeit von Spalten auch ausführlicher erklären, aber wenn es für Dich offensichtlich ist, ist es auch OK.


"noch eine Frage : im schritt <x,ATAx>=<Ax,Ax> was ist wenn mein Vektorraum komplex ist??? dann müsste doch irgendwo ein A⋆ rein und das würde alles zunichte machen ..."

Im komplexen Fall würde statt ATA dann (AT)*A stehen. Ohne Konjugation ist die Aussage im komplexen Fall einfach falsch, z.B. mit A=(1,i)T.
Jennifer87

Jennifer87 aktiv_icon

08:40 Uhr, 16.05.2014

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ok... Ich habe noch eine allerletzte frage ;-)

die Richtung ATAx=0Ax=0 ist mir jetzt klar , aber die Rückrichtung...

wie kann man aus 0=<x,ATAx>ATAx=0 folgern, weil theoretisch heißt ja skalarprodukt=0 nur dass die beiden Vektoren orthogonal sind...
Antwort
DrBoogie

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11:30 Uhr, 16.05.2014

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Die Richung Ax=0=>ATAx=0 geht ganz einfach ohne Skalarprodukte, weil ATAx=AT(Ax)=AT0=0, wenn Ax=0.
Frage beantwortet
Jennifer87

Jennifer87 aktiv_icon

13:52 Uhr, 16.05.2014

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ok danke :-)

P.S: sry für die vielen Fragen, stand nen wenig auf der Leitung ... :-D)