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Flächeninhalt gleich Determinante

Universität / Fachhochschule

Determinanten

Tags: Abbildungsmatrix, Determinant, Flächeninhalt, Linear Abbildung, Parallelogramm, Vektor

 
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mariem

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07:13 Uhr, 27.11.2019

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Hallo,

wir haben die Matrix A=(a1b1a2b2).

Wir betrachten die Vektoren v:=Ae1 und w:=Ae2.

1. Überlegen Sie geometrisch, warum der Flächeninhalt des von v und w aufgespannten Parallelogramms gleich detA ist.

2. Interpretieren Sie den Fall detA=0. Was lässt sich über die Abbildung f:22, xAx sagen? Ist f injektiv?



Könnt ihr mit ein Tipp bei 1. geben? Wie kann man das geometrisch erklären? Das aufgespannte Parallelogramm hat den Flächeninhalt gleich das Kreuzprodukt, oder nicht? Kann man das einfach benutzen?

Was 2. angeht, wenn die Determinante gleich Null ist, dann folgt es dass die Abbildung injektiv ist. Aber wir kann man das erklären?
Hierzu passend bei OnlineMathe:

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ermanus

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09:17 Uhr, 27.11.2019

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Hallo,
da du die Koordinaten der Ecken des Parallelogramms
leicht aus den Vektorkoordinaten ermitteln kannst,
besteht die Aufgabe darin, elementargeometrisch die Parallelogrammfläche
mit den bekannten Formeln für Dreiecks- und Rechtecksflächen
zu berechnen, so wie man es in der Schule macht ;-)
Das Kreuzprodukt kannst du nicht verwenden, da dieses ja bereits auf der
Theorie der Determinanten im 3-dimensionalen beruht.
Gruß ermanus
mariem

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11:47 Uhr, 27.11.2019

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Die Eckpunkte der Vektoren sind (a1,a2) und (b1,b2). Betrachten wir also jetzt das Dreieck das entsteht? Dazu brauchen wir die Höhe.

Wie kann man das Rechteck hier benutzen?
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ermanus

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15:36 Uhr, 27.11.2019

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Hallo,
du kannst die angehängte Flächenaufteilung verwenden ...
Gruß ermanus

determinante
mariem

mariem aktiv_icon

18:36 Uhr, 27.11.2019

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Danke für die Skizze! Habe diese Teilaufgabe geschafft!

Könntest du mir noch ein Tipp geben für den zweiten Teil?
mariem

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21:13 Uhr, 27.11.2019

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Da die Determinante gleich Null ist, folgt es dass die Vektoren die das Parallelogramm aufspannen linear abhängig. Aber wie kann man davon folgen dass f injektiv ist?
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ermanus

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21:38 Uhr, 27.11.2019

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Hallo,
det(A)=0 ist genau dann der Fall, wenn f NICHT injektiv ist.
Gruß ermanus
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ermanus

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14:23 Uhr, 28.11.2019

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det(A)=0 besagt, dass die Vektoren (a1,a2)T,(b1,b2)T
linear abhängig sind, dass also oBdA. ein Skalar λ existiert
mit (a1,a2)T=λ(b1,b2)T.
Versuche hieraus zu zeigen, dass f nicht injektiv ist.
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