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Kreuzprodukt durch eine Matrix ausdrücken

Universität / Fachhochschule

Matrizenrechnung

Tags: Determinante, Kreuzprodukt, Matrix

 
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Klein-Speedy

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22:42 Uhr, 17.11.2008

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Hallo,

folgende Aufgabe habe ich versucht zu lösen:

Gegeben seien zwei Vektoren x = [ a c 0 ] u n d y = [ b d 0 ] Berechnen Sie das Kreuzprodukt x x y und formulieren Sie Ihr Ergebnis mit Hilfe der Determinante einer geeigneten Matrix.

Das habe ich raus: Ergebnis Kreuzprodukt: [ 0 0 a d b c ]

Jetzt kommt der "knifflige Teil" das Ergebnis mit Hilfe der Determinante einer geeigneten Matrix zu formulieren. Hier war ich mir nicht sicher, ob ich die Aufgabenstellung getroffen habe.

Ich habe geschrieben: A = [ a b c d ] und x x y = det(A)

Ist das so korrekt oder fordert die Aufgabenstellung etwas anderes?

Falls ich falsch liege bitte genau erläutern.

Vielen Dank schonmal.

Liebe Grüße


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich benötige bitte nur das Ergebnis und keinen längeren Lösungsweg."
Hierzu passend bei OnlineMathe:

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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MBler07

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22:48 Uhr, 17.11.2008

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Hi

denk doch noch mal über dein Ergebnis nach.
Oben wird aus x×y ein Vektor. Und unten eine Determinate, also eine Zahl.
Und wie würde das im dreidimensinalen aussehen?

Stichwort: Einheitsvektor

Grüße
Klein-Speedy

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23:25 Uhr, 17.11.2008

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Ehrlich gesagt komme ich nicht darauf. Vielleicht stehe ich auch gerade etwas auf dem Schlauch.

Ich versuchs mal vom Anfang anzugehen:

Determinante gibt Aufschluss über die Lösbarkeit eines Gleichungssystems und über die Invertierbarkeit von Matrizen. Weiterhin ist das Ergebnis der Determinante (also die reele Zahl) = dem Volumen, das x kreuzt y aufspannt.

Allerdings kann ich gerade keine Beziehung zum Einheitsvektor herstellen. (gut ich könnte durch ad-bc teilen aber dann habe ich nicht das ergebnis ad-bc formuliert, oder?

Was nun? =/

Grüße

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MBler07

MBler07 aktiv_icon

23:41 Uhr, 17.11.2008

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Das habe ich etwas anders verstanden. Dann stimmt dein Ergebnis (vermutlich). Ich wäre das allerdings anders angegangen.

Da ich keine Ahnung habe, wie man Matrizen im Textmodus schreibt, sieht das folgende etwas komisch aus:

x×y=
|ex..ey..ez|
|a...c...0|
|b...d...0|
=adez-bcez=(ad-bc)ez

Die restlichen Elemente sind alle Null.
Somit hättest du das Kreuzprodukt bestimmt.

Bleibt die frage, welche Interpration richtig ist:
Die Bestimmung des Kreuzprodukts (=Vektor) mit Hilfe einer Determinante
oder
Die Bestimmung des Volumens des Parallelograms/der Länge/Betrag des Vektors, welcher aus dem Kruezprodukt entsteht.
Klein-Speedy

Klein-Speedy aktiv_icon

23:46 Uhr, 17.11.2008

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Ja, das ist wirklich eine gute Frage... Ich bin mir nämlich auch nicht sicher, was genau hier gefordert ist. Ich werde am Freitag mal meinen Tutor fragen, das sollte dann die endgültige Klärung bringen, was die Interpretation dieser Aufgabe angeht. :)

Danke dir auf jeden Fall für deine Hilfe eventuell wird sie ja noch sehr wichtig für mich, kann gut sein, dass ich daneben liege.

Einen schönen restlichen Abend wünsche ich dir.

ciao

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Raggy

Raggy

23:46 Uhr, 17.11.2008

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Du kannst natürlich nicht einfach bei dreidimensionalen Vektoren die dritte Dimension auslassen. Die brauchst du doch für dein Ergebnis.
Wie bereits gesagt wurde, das Zauberwort heißt Einheitsvektoren.

---- kann auch keine matrix darstellen
aber es hat ja mittlerweile jemand ne lösung gepostet


allerdings würd ich die vektoren senkrecht ansortieren (find ich übersichtlicher)
Klein-Speedy

Klein-Speedy aktiv_icon

23:54 Uhr, 17.11.2008

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Okay, ich habe es mir nochmal angeschaut. Ich liege da wohl doch daneben, dass aussschlaggebende Argument hast du gerade gegeben Raggy.

Zahlenmäßig kommt es zwar aufs gleiche hinaus, aber ich habe eine Dimension einfach ausgelassen.

Riesen Dankeschön an euch beide! :-)

Ich habe es jetzt nochmal in eurer korrigierten Form, nun sollte es passen. :)

Grüße

Antwort
MBler07

MBler07 aktiv_icon

23:55 Uhr, 17.11.2008

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Nach dem Kommentar von Raggy nehme ich meine obige Aussage teilweise zurück.
Deine Lösung dürfte falsch sein. Sobald du nämlich ins dreidimensionale gehst, existiert die Determinante nicht mehr. Du hast also einen Sonderfall.
Ich glaub die Aufgabe ist extra so gestellt, um Studenten zu verwirren.
Oder deine Lösung stimmt und es wird nach Studenten gesucht, die erkennen, dass eben ein Sonderfall vorliegt.

Wie auch immer
Gute Nacht
Klein-Speedy

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23:59 Uhr, 17.11.2008

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Ohje, jetzt wird es natürlich kompliziert. :D

Das beste wird echt sein, wenn ich meinen Tutor frage ob ich in diesem speziellen Fall eine 2x2 Matrix wählen darf, oder ob das mathematisch inkorrekt ist und ich mit den Einheitsvektoren arbeiten muss, oder ob beide Lösungen korrekt sind.

Also gute Nacht allerseits :)

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Raggy

Raggy

00:29 Uhr, 18.11.2008

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nene nicht verwirren lassen :-)
mit einer zweidimensionalen Matrix kann man genauso eine Determinante ermitteln wie mit einer dreidimensionalen. Es kommt darauf an, dass die Matrix quadratisch ist!!

Und wie MBler07 bereits gesagt hat fehlt dir bei der matrix
0ab
0cd
000

ein Richtungsvektor, den du mittels der einheitsmatrix wieder herstellst
also folgendermaßen

e1...a...b
e2...c...d
e3...0...0


dann ermittelst du die determinante
e3ad-e3cb
und kommst auf dasselbe ergebnis wie mit dem einfachen Kreuzprodukt
nämlich
einheitsvektor e3
0
0
1

mal
ad-bc

ergibt

0
0
ad-bc

Aufgrund dieser Tatsache darf man das Kreuzprodukt ja auch so anwenden, wie du es oben gemacht hast. Ansonsten hättest du die Definition anwenden müssen: |axb|=|a||b|sin(α) (wobei a und b vektoren sind)



Das war schon alles richtig so.
Ob man die vektoren jetzt horizontal anordnet oder vertikal ist egal, so find ichs aber wesentlich übersichtlicher. (detA=detAT)
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