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Gauß Algorythmus - mehr spalten als Zeilen

Schüler Gesamtschule, 13. Klassenstufe

Tags: Gauß Verfahren

 
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DerSchueler

DerSchueler aktiv_icon

17:58 Uhr, 12.12.2011

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Hallo,

ich habe unten 3 Gleichungssysteme angefügt.

das erste habe ich bereits gelöst.

Wie löse ich das Gleichungssystem, wenn ich mehr Spalten als Zeilen bzw. mehr Zeilen als spalten habe?

Vorallem bei b) mache ich mir gedanken.

Ich soll das ganze mit dem Gauß Algorithmus lösen und habe mir dazu auch schon entsprechende Videos angeschaut :-)

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

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18:09 Uhr, 12.12.2011

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Die Lösung von a stimmt nicht, es sollte x1=x3=1 und x2=0 rauskommen. Der Fehler liegt im zweiten System.In der zweiten Zeile müsste auf der rechten Seite 5 statt 3 stehen.
Wenn du mehr Spalten als Zeilen hast, dann führe Gauß solange durch wie es geht. Dann wirst du ein paar Variablen frei wählen können und in abhängigkeit von denen die übrigen Variabeln bestimmen können.
Bei mehr Zeilen als Spalten mach auch einfach Gauß. Da werden dann Zeilen wegfallen oder es werden sich Widersprüche wie 3=0 ergeben. Wenn das der Fall ist, ist das System nicht lösbar. Ansonsten kannst du eine Lösung (oder mehrere bestimmen).
DerSchueler

DerSchueler aktiv_icon

18:53 Uhr, 12.12.2011

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Vielen Dank.

1a) habe ich berichtigt und nun auch eine Ergebnisse herraus.

Wäre super, wenn du auch über 1b) und 1c) herrüberschauen könntest :-)

Vielen Dank.

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dapso

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19:10 Uhr, 12.12.2011

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Du must beachten, dass wenn man eine Zeile mit einem Skalar mutlipliziert, dass dann auch die rechte Seite davon betroffen ist.
1b 2IIa-IIIa: Die rechte Seite ist 5 und nicht 0.
1c 3I-III: Die rechte Seite ist 9 und nicht 6.
DerSchueler

DerSchueler aktiv_icon

19:43 Uhr, 12.12.2011

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bei 1b) habe ich nun:
x1=9
x2=2
x3=-26
x4=11

das sollte stimmen.

Bei b) erhalte ich immernoch

x2=-2
x3=17
x1=-22

IV 1=7

sollte b) nicht stimmen, schreibe ich es nochmal langsam und sauber auf und lade es hoch ;-)

Sehr nett, dass du dir solch eine Mühe gibst :-)
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dapso

dapso aktiv_icon

20:34 Uhr, 12.12.2011

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Ich hab mal bei b die Umformungen aufgeschrieben. Du musst jetzt noch von unten nach oben auflösen. Setzte hierbei x4=λ.

Unbenannt
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dapso

dapso aktiv_icon

20:42 Uhr, 12.12.2011

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Hier noch die c.

Unbenannt2
DerSchueler

DerSchueler aktiv_icon

00:30 Uhr, 14.12.2011

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Vielen Dank, es hat etwas gedauert bis ich das Schema durchschaut habe, aber nun sollten auch bei mir die richtigen Lösungen vorhanden sein.

Aber: Wieso hast du bei 1c) einfach x3x2; also beides vertauscht?

Des weiteren steht in der Aufgabe:

(d)
bestimmen Sie für (b) und (c) jeweils den Rang der Koeffizientenmatrix und den Rang der erweiterten Koeffizientenmatrix.

also der Rang lässt sich durch die Anzahl der lin. unabhängigen Vektoren beschreiben. Somit durch alle Zeilen, die 0 sind.

Daher würde ich behaupten, dass der Rang bei 1b) und 1c) je 3 ist.
Stimmt das?

gibt es Unterscheide zwischen dem Rang einer Koeffizientenmatrix und dem rang einer erweiterten Koeffizientenmatrix?

Also ich weiß, dass bei einer Koeffizientenmatrix von (A|b) nur (A) angeschaut wird.
Bei einer erwiterten Koeffizeientenmatrix wird (A|b) angeschaut, so wie ich damit jetzt auch gerechnet habe.

Ich würde mich freuen, wenn ihr Licht ins Dunkel bringt :-)

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Antwort
dapso

dapso aktiv_icon

12:11 Uhr, 14.12.2011

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Die Vertauschung habe ich gemacht damit ich nicht noch die Zeilen mit Skalaren multiplizieren muss um sie von einander abziehen zu koennen. Nach dem Tausch kann ich die Zeilen sofort subtraieren.

Die beiden Raenge sind richtig. Der Unterschied zur erweiterten Matrix ist, dass wenn das System loesbar ist, der Rang gleich bleibt. Die rechte Seite liegt dann im Bild das von den Spaltenvektoren der Matrix erzeugt wird. Wenn der Rang verschieden ist, so ist das System dementsprechend nicht loesbar.
Frage beantwortet
DerSchueler

DerSchueler aktiv_icon

16:03 Uhr, 14.12.2011

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somit sind die beiden Lösungsmengen bei den letzten Letteln, die ich angefügt habe, richtig, oder?

vielen Dank!