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03B.1 geometrische Wirkung einer Matrix; inverse Matrix


CC-BY-NC-SA 3.0

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ersteMatrizen um sich folgende Matrixannämlich eins einseinseinsich wüsste gerne was diese MatrixanschaulichPunkt was diese MatrixOrtsvektorenin zweihierein Ortsvektor einsetzenausrechnenwas rauskommtkönnte wieder einmaldiese Ortsvektorzu einem neuen Ortsvektorsehen Sie sich malKomma viervier verschiedene Ortsvektor und wieder einsetzenPunkt sie was rauskommtwas passiertgeometrischwas diese Matrixgeometrischden Ortsvektoran das eineverschieben Punktist wahrscheinlich nicht mit individuell geguckt habenist das eine Skalierungeine Spiegelung eine Drehungirgendwie was kombinierteswas macht diese Matrixandas ?? erstmalig Fingerübung seines ?? noch mal angucken wie denn jetzt eigentlich Matrixkorrekturgerechnet wird und gleichzeitigerster Einstiegin die geometrische Funktion von Matrizen was tun die ein geometrischesZeile malSpalteaus der Matrix nehmen die Zeilenhier haben sie eine Spaltesoeins eins aus der Matrix nehmen diese Spalten nehmeneinmaligesPlus einmalsteht hiersofortallgemeine Tippsfür die zweite Zeile des Ergebnissesdie zweite Zeile der Matrixunserer eine Spalteeinmaligminuseinmal Y Xwäre dasnicht andershätte man alles andersrum erfinden können Vektoren nach links schreiben und oben schreibt Komma hatte der syrische so entwickeltdass es die PublikationenMatrix malSpalten Vektoranum sie zu ärgern schreibt dazwischen jetzt kein mal Zeichenweil diese Multiplikationnicht ganz so schlimm ist wie die Multiplikationzweier Vektorender Zwischenmahlzeitenschreiben wollen ?? schreiben sie einsttatsächlichGrund warum ich keins schreibe dieses ist natürlicherals ein Vektor mal einen anderen Weg zu rechnen Skalarproduktda einmal seinTrans oder sowas ?? geometrischBeispiele nehmenbin ein fauler Mensch ist nämlich einfach lauter Einsen in den Beispielenletztmalig jetzt wie ein Edikt Y meinen ursprünglichenOrtsvektorrechts maligwas rauskommtverbogenOrtsvektormeint das natürlich der Ursprungausprobiert?? das wirklich das aller einfachste den Ursprung zu nehmen??null null null null wird null null das ist bei allen Matrizenso egal welche Matrix ich nehmeeine Matrix mal den Nullvektorsowieso mal null Komma null ein hundert siebzehn ?? meine Nullvektor ausder es geschenktder Ursprung bleibt liegendamit sieht man schonVerschiebungengehen so nichtes gibt in der Computergrafikdann irgendwann ein Trick jemalssicher beschäftigen sollte man es trotz winziger VerschiebungenMatrizen zu schreiben??üblicherweisein der Normalformkriegen sie keine Verschiebungenbei der Ursprungliegt beinull null einsetzen gibtdannnehmen wir den hiereins null X ist gleich eins Y ist gleich null diesen Ortsvektor setzt sich einInstanteinzugsogleich nur ?? und ich kriege einseins raus der hier landetdaausnull einshatte diesen Ortsvektor nämlichsetzte den einX ist gleich null Y ist gleich einsentsteht da einsminuseinsdieser Punkt wird zueinsZiffer minus eins nach unten manso gerade nochder letzte hierFarbeist hierdaseins eins ist gleich eins Y einzig sieben zweinullzweinulldie letzten hätte ich mir eigentlich auch denken könnenweilich ihn anrufen und ihn anguckenneunzehnter dritter die Summe von den beidendas gilt auch hier im Ergebnisdas Ergebnis wird eineseelisches Anderding und hier die Summe von den beiden ist unser dritter?? die Summe zweier Vektoren stets kann ich ausklammern und ich kriege die Summe der zwei Ergebnissefür den Dritten hieranders zusammen raten könnenPunktso und jetzt gucken was hier eigentlich den passiert istkein Häuschen oder Buchstaben oder was auch immer einmal was für die eine spezielle Buchstabe F ist gut weil esUnsymmetrieachsewas wäre die Buchstaben F passiertmit allen unendlich vielen Punkten des Buchstaben Fgemacht hättediese Kantevon grün nach orange liegt hierder Ausleger ist von Orange nach pinksoso wird der Buchstabenwas passiert also geometrisch was machtdiese Matrixgeometrischin der Tat alles sind eigentlich schon drei Sachen die jetzt passieren gleichzeitigpassierenoffensichtlich ist das irgendwie gedreht wirddieser Buchstabe stand aufrecht wird lediglich fünfundvierzig Grad queraber nicht nur dassder Buchstabe ist gespiegelt sich die SF richtig rum steht SF in Spiegelschrifteine Spiegelung drin und könnte diese Drehung die Spiegelung auch zusammenfassenKomma um die richtige Achse spiegelt?? das aus wie Drehung und Spiegelunguns nicht ganz offensichtlich eine Skalierungwenn Sie sichdieseKantenlängeanguckengroß ist der Buchstabedann sehen Sie jetzt die Länge einsund Jesus Wurzel zwei die Diagonaleim Einheitsquadratsei sicher irgendwo eine Skalierung um Oswalds weiterenVereinheitlichungnur zu zweit diese andere Länge hierlänger eins ist auch hier wieder große zweierReinheitsgebotzu zwei ??und man kann sehr viele geometrischeTransformationenMatrizen beschreiben nicht alle dieser Verschiebungsproblemund natürlich muss das ganze Lineal sein was ich nicht kriege mithilfe einer Matrix ist das hier sorgendreißigVerwirrung Effekt entstehtoder sodas Gewinnermatrixwichen offensichtlichbeiSummen wieder Summen bleiben müssen vielfach wieder fifa bleiben müssenwenn ich diesen Buchstabe auf das Doppelte vergrößertüber die doppelten Werte einsetzenhier die doppelten Werte haben Komma dich auf die doppelten WetteraussichtenFaktor zwei aussehen kann ?? sowas rausan derselben mit Summen von Vektoren habe ich eben schon gezeigtdas heißtso prominente Geschichten werden nicht gehen aber Drehungen und SpiegelungenSkalierungandie einfache Information wird man wohl offensichtlich ?? Matrizen inso das was mit einsSchritt zweiwie komme ich wieder zurückjetzt schreiben Sie mal eine Matrix sehenwie ich wieder zurück Kommamit der ich wieder zurück Kommaich möchteich möchte mir diese Figur nehmenund wieder zurückgehenmithilfe einer Matrixeine Matrix auf diese ?? nur anwenden sodass das F wieder gerade da stehtsie müsste diese Matrix aus bestimmen Sie malwieder Auswege dazumachen sie können über die Geometrie gehenmuss wieder gespiegelt werden es muss rückwärts saniert werden so könnte man hieralso rein rechnerisch probiert und jedes mal irgendwie mit welcher Matrix komme ich wieder zurück zum OriginalVersuch eine Gleichung aufzustellen??ich weiß was rauskommen soll das Originalwas durch diesen Vektor an damit X Y wieder rauskommt das wäre die gleiche Spangegegeben dieser Weg durch ?? rechtskriege ich aus dem Index Y ausgegeben der Vektor auf der rechten Seite X plus Y X minus Ybiete ich aus diesem Vektor irgendeiner OperationwiederBetriebsausund dann weiß ichwas ich geometrisch machen muss was für Matrix muss sich da hinschreibendamit ich aus dem Ergebnis für das Originaldas ist der Weg Rückwärtsvektorenhier sind sozusagen Position X minus Y verformtwas du so Beistrich anum wie das Original rauszukriegendiese Matrix hier beschreibtdiese rote Abbildung die Formation von rechts nach linksversuchen immer so eine Matrix anzugebenes gewagt für den Anfang der Matrizenrechnungich gestehe dass er noch mal was mir vorschwebtmit dieser Originalmatrixkomme ich von links nach rechtshaben sie gesehen ich nehme links den Ortsvektor irgendeines Punktschmeiße denrecht eine Matrix reinund circa neun Ortsvektor raus auf diese Weiseverformt michmeine Ebenesind in der Ebene Buchstabengroß F so markieren die Stellen anscheinend quergrößer geworden ist gespiegelt??das passiertin der Einrichtung diese Matrixnimmt die Ebene und verformtsie mit Haut und Haarjetzt möchte ich das rückgängig machen verformtEbene habe ich jetzt möchte ich diese Verformung mal rückgängig machendieser schräg liegende etwas Großbuchstabe Fsoll wieder Original liegen und alles andere nie ein Punkt es soll derEinkommenund dieser Punkt soll dahin kommenrückwärts gerechnet alles wieder rückgängig gemacht aufgeräumtund ich hoffe dass das wieder mit der Matrix geht es jedoch ?? Männer Matrix Games mit einer Matrix geben Sie diese Punkte nimmtzum Beispiel insbesonderediese vier Punkte nimmt und diese vier Punkte draus macht eine Matrix die rückwärts rechnetalso allgemeindas Ergebnis der einen RechenoperationenPunkt hiermöchte jetzt wieder in das Original verwandeln eine Matrix die diesenOrtsvektor nimmtund den Ortsvektor draus machtMatrix rückwärts arbeitet das herrliche hingeschrieben es auf garOrtsvektorder rechts nimmt und das Original tausend acht für alle X für alle Yund letztes rein rechnerische Aufgabewas schreiben Siewelche vier Zahlen schreiben Sie diese Matrix rein damit da wiederrauskommtüberlegen sich was passiert sei mal SpalteX zu einem ein spaltigeYwas muss hier stehendann wissen Sie was Matrix istund die können Sie auch wieder überlegen was diese Matrix geometrisch Einrichtungjawenn immer ich Fragezeichenalles gute Ideen meine Fragezeichen durch echte Variablennamenzersetzenso ABC die ich kenne habe ICD nicht irgendwelche Zahlendie so wählen möchte dassdieses ProduktmatrixBeistrich gleich dem Vektorraumbegründete hinschreibenwas heißt dasdas ist aber mal X plus Yplus B mal X minus Yin der oberen Komponente rundendiese Zeile mal Spalte C mal X plus Ygroß D mal X minus Ydas soll immer X sein das soll immer Y sein ?? besitzt ganz heftig aufschreibenwürdedas so ausalso ?? mal Xplus Ygroß B mal X minus Ysoll sein X für alle X und C mal X plus Yaus das könnte man jetzt ausführlichlösenaber das lohnt sich eigentlich gar nicht weilsie können direkt ablesenwas passieren muss in der ungleichenY raus fliegenauf der rechten Seite steht nur X Y muss raus fliegen soll sich dann raus wenn A gleich B soundsoviel mal Yminus soundsoviel Mal Y A muss gleich Designnur dann Pflicht wirksam aus obenund jetzt brauche ich ein XA gleich ?? ich brauche ein X ein halbeinhalbAusgleich besenreineinig sein als ein halbbis ein halb es hätte man jetzt ausführlich über die rechnen können ?? Versionmit etwas Übung sehen sie außerhalbseiner Abwesenheitund soll immer Y aus Komma das heißt groß X loswerdendes X muss rausfliegensehen mal X D mal X X X raus wenn D das Negative von C istnur dann richtig Punktdas weiß ich damit dies das Negative von sehenwie für Y habe ich sie mal Yminus Thema Y ich bin zum Schluss ein Y habenalso C gleich ein halbdie gleichen minus ein halbhätte man auch ordentlich ausrechnen könnenlohnt sich eigentlich nicht das kann man ablesen?? ich jetzt ein halbwegsminus ein halb X X sich rausein halb Yminusminus ein halb Y ist eine Yals die gesuchte MatrixMatrixist also??ist also ein halbeinhalbeinhalbminus ein halbund keine große Frage was die geometrisch macht es ?? aufmachenaber es ist klar was die geometrisch machen sie nach die erste Matrix rückgängigdas heißt diese Matrix hierdie neue Matrix wird auch irgendwie schräg spiegelnund sie wird eine Skalierungbeinhaltenum welchen Faktor wird diese Matrix hier eskalierennoch durch Wurzel zwei Schwänze Originalmatrixallesjede Länge mal Wurzel zwei nimmt wird unsere neue Matrix jede Länge durch Wurzel zweilustig ist sie sehen hier steht nirgends sowas von Wurzel zwei drinPunktin der Originalmatrixsteht auch nichts von Wurzel zweigibt'sPhänomene die sich erst ?? Gänsefüßchen obenverbergen vor unseren Augenwas sie jetzt gesehen habe einen Matrix und ihre Umkehrmatrixder Begriff Umkehrmatrixkommt später noch mal ausführlichschon mal gesehenzu dieser Matrix kann ein anderer Matrix angebennämlich die hier die umgekehrte die rückgängig machen dasKehrwertdiese Matrix in gewisser Weise ein Kehrwert unserer Originalmatrixbeim Körnchen Salzanwusste zwei Baumwurzel zweiwie gesagt ist es verborgen sie sehen es wenn Sie ein Vektor nehmen und einsetzenwenn sie Fragenan Daniel wenn Sie diesen Vektor hinnehmen und einsetzen der offensichtlich die Länge einswas sie rauskriegenhat offensichtlichdie Länge Wurzel zweibei irgendwas gebildet wird mit einseinsjeweils Quartierenund Ölwurzelraus ziehen Pythagorasaus dieser Eisen kombinierensich auf schräge Weise zu ?? Wurzel zwei mit Pythagorasdas istverborgen ich hoffe das es im Laufe der nächsten zwei drei Wochen etwas klarer wird Punktman kann ganz viele Sachen in Matrizen mit sehr viel Übung ablesennehmen Sie das vielleicht einfach noch mal so in diese Wurzel zwei ist gut verstecktmuss etwas Übung haben sie dazu entdecken dieser Matrixentwickelt sich aus diesen beiden Einzeltagwas diese beiden Einzelauskunftüber zwei