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Unabhängigkeit der Vektoren

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Tags: Vektor

 
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Nila089

Nila089 aktiv_icon

10:57 Uhr, 21.11.2023

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Sind die folgenden Vektoren linear unabhängig? Wenn nicht, bestimmen Sie den Rang der Matrix, in deren Spalten diese Vektoren enthalten sind.

(a) (11 1)^⊤, (11 0)^⊤, (10 0)^⊤
(b) (11 1)^⊤, (11 -1)^⊤, (33 0)^⊤
(c) (123 4)^⊤, (135 7)^⊤, (864 2)^⊤, (637 2)^⊤
(d) (123 4)^⊤, (531 7)^⊤, (854 2)^⊤, (367 2)^⊤

So sehen die Vektoren aus siehe Bild

Kann mir da jemand helfen?

Danke im Vorhinein

20231121_105235

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Mathe45

Mathe45

11:01 Uhr, 21.11.2023

Antworten
Es ist nicht klar, wo deine Probleme sind.
Sind dir die Begriffe linear abhängig bzw. linear unabhängig bekannt ?
Nila089

Nila089 aktiv_icon

11:12 Uhr, 21.11.2023

Antworten
Linear abhängig ist, wenn sie parallel verlaufen... d.h. wenn sie in einer Ebene sind und man mit ihnen eine geschlossene Vektorkette bilden kann. Hier sind zwei Vektoren... wenn das nicht der Fall ist, dann sind sie unabhängig...

Hier wäre mein Rechenweg für a)... siehe Bild... würde das so stimmen? Wäre linear abhängig.

20231121_110909
Antwort
Mathe45

Mathe45

11:18 Uhr, 21.11.2023

Antworten
Also bis zur Umformung ( siehe Bild ) korrekt.
Überlege dir die nächste Umformung.
Du könntest z.B. zwei Zeilen vertauschen.
Sind die 3 Vektoren nun l.a. oder l.ua. ?
( Beim Vertauschen zweier Zeilen ändert die Determinante ihr Vorzeichen, was aber hier nicht relevant ist. )

( Und mit deiner Definition von l.a. und l.ua. bin ich - mathematisch - nicht sehr glücklich. )

Matrix
Nila089

Nila089 aktiv_icon

14:04 Uhr, 21.11.2023

Antworten
Matrix A:

(111110100)


Schritt 1: Subtrahiere die erste Zeile von der zweiten und dritten Zeile.
(11100-10-1-1)


Schritt 2: Multipliziere die zweite Zeile mit −1.

(111001011)

Schritt 3: Subtrahiere die dritte Zeile von der zweiten.

((1,1,1),(0,0,1),(0,1, 0))​


Schritt 4: Subtrahiere die zweite Zeile von der ersten.

(110001010)

Schritt 5: Subtrahiere die zweite Zeile von der dritten.

(110001011)

Die Matrix befindet sich in reduzierter Zeilenstufenform (Zeilen-Echelon-Form). Die dritte Zeile ist proportional zur zweiten. Der Rang der Matrix ist 2, was bedeutet, dass die Vektoren linear abhängig sind.

So wäre nun mein Lösungsweg.
Antwort
Roman-22

Roman-22

14:30 Uhr, 21.11.2023

Antworten
> Die Matrix befindet sich in reduzierter Zeilenstufenform
Nein!

> Die dritte Zeile ist proportional zur zweiten.
Nein! Wie kommst du zu dieser Aussage?

> Der Rang der Matrix ist 2,
Ist er nicht!

Es ist doch im Grunde egal, in welcher Reihenfolge du die drei Spaltenvektoren zu eine Matrix anordnest. Bzw. der Rang der Matrix ändert sich nicht, wenn du zB zwei Spalten vertauscht.

Dann vertausche doch mal ganz zu Beginn in deiner Matrix A die erste und die dritte Spalte. Was ergibt sich da?
Nila089

Nila089 aktiv_icon

14:37 Uhr, 21.11.2023

Antworten
Wäre der Rechenweg dann in Ordnung? Die Aussagen waren eigentlich nicht so wichtig...
Antwort
HAL9000

HAL9000

14:57 Uhr, 21.11.2023

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> Die Aussagen waren eigentlich nicht so wichtig

Hallo? Was ist denn dann wichtig? Die umgeformte Matrix sicher nicht, denn deren Umformungen machten nur Sinn in Hinblick darauf, dass sie rangerhaltend waren.

Hat man durch solche Operationen die quadratische Matrix auf Dreiecksgestalt gebracht, so bedeutet das lineare Unabhängigkeit genau dann, wenn die Hauptdiagonale der Dreiecksmatrix nullenfrei ist. Im vorliegenden Fall sind dazu keine arithmetischen Operationen nötig, es reichen Vertauschungen von Zeilen oder Spalten (siehe Beitrag Roman).

Nila089

Nila089 aktiv_icon

15:07 Uhr, 21.11.2023

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bin komplett lost... kann mir jemand zeigen, wie ich hier das alles rechnen muss...
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