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Q-Vektorraum

Universität / Fachhochschule

Tags: dimension, Linear Abbildung, linear unabhängig, Vektorraum

 
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Steve2309

Steve2309 aktiv_icon

19:25 Uhr, 08.12.2020

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Die Aufgabe:

In dieser Aufgabe betrachten wir den Q-Vektorraum R. Das es sich hierbei um einen Vektorraum handelt dürfen Sie ohne Beweis verwenden.

(i) Sind die Vektoren 1, Wurzel 2, Wurzel 3 im Q-Vektorraum R linear abhängig oder un- abhängig?
(ii) Was ist die Dimension von R als Q-Vektorraum?

Wie soll ich dabei vorgehen. Mir sind zwar die Definitionen klar, aber ich weiss nicht, wie ich das im Fall für Q zeigen soll...

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Antwort
DrBoogie

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19:29 Uhr, 08.12.2020

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"(i) Sind die Vektoren 1, Wurzel 2, Wurzel 3 im Q-Vektorraum R linear abhängig oder un- abhängig?"

Die Frage ist: kann a+b2+c3=0 sein, obwohl nicht alle a,b,c Null sind?

"(ii) Was ist die Dimension von R als Q-Vektorraum?"

math.stackexchange.com/questions/6244/is-there-a-quick-proof-as-to-why-the-vector-space-of-mathbbr-over-mathbb
Steve2309

Steve2309 aktiv_icon

19:39 Uhr, 08.12.2020

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Also bei der (i) muss das dann linear abhängig sein, oder?

Bei der (ii) habe ich leider Probleme die Erklärung zu verstehen

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DrBoogie

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19:42 Uhr, 08.12.2020

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"Also bei der (i) muss das dann linear abhängig sein, oder?"

Nein. Sie sind nicht linear abhängig. Aber es wird indirekt bewiesen. Man nimmt an, dass solche a,b,c existieren und zeigt, dass sie alle 0 sein müssen.

"Bei der (ii) habe ich leider Probleme die Erklärung zu verstehen"

Was genau verstehst du nicht?
Steve2309

Steve2309 aktiv_icon

19:49 Uhr, 08.12.2020

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Also die Dimension ist ja die Anzahl der Elemente einer Basis. Nun haben wir ja R (unabzählbar) und Q (abzählbar) gegeben. Also muss die Dimension von R als q-Vektorraum endlich sein, oder? Nun weiss ich nicht, wie ich genau angebe, was die Dimension ist...
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DrBoogie

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19:54 Uhr, 08.12.2020

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"Also die Dimension ist ja die Anzahl der Elemente einer Basis."

Richtig.

"Nun haben wir ja R (unabzählbar) und Q (abzählbar) gegeben. Also muss die Dimension von R als q-Vektorraum endlich sein, oder?"

Nein, im Gegenteil. Wenn die Dimension endlich wäre, dann würde R abzählbar sein. Weil dann wäre R gleich Qn, also Q×Q×...×Q. Und endliche kartesische Produkte von abzählbaren Mengen sind abzählbar. Aber da R nicht abzählbar ist, sehen wir, dass die Dimension nicht endlich sein kann.
Steve2309

Steve2309 aktiv_icon

11:25 Uhr, 09.12.2020

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Wie würde der indirekte Beweis denn aussehen? Ich komme da nicht wirklich auf einen Anfang
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DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

11:30 Uhr, 09.12.2020

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Ich hab es doch oben schon geschrieben.
Steve2309

Steve2309 aktiv_icon

11:40 Uhr, 09.12.2020

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Du hast geschrieben, dass es solche abc geben muss. Reicht das etwa schon?
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

11:45 Uhr, 09.12.2020

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Ach so, deine Frage bezieht sich auf i)?
Das musst du doch sagen.

Nein, dann muss man bisschen rechnen.
a+b2+c3=0 => a+b2=-c3 => (a+b2)2=(-c3)2 => a2+2b2+2ab2=3c2=>
=>2ab2=3c2-a2-2b2.
Rechts steht eine rationale Zahl und links eine irrationale, solange ab0. Das geht nicht, also muss ab=0 sein. Also a=0 oder b=0.
Jetzt getrennt die Fälle a=0 und b=0 betrachten und ähnlich weiter rechnen.
Das Ziel ist zu zeigen, dass alle a,b,c Null sein müssen.
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