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01.2.1_2 Pfeile, Vektoren, gerichtete Größen


CC-BY-NC-SA 3.0

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esgeht los mit der linearen Algebraerst mal die Vektoren und Vektorräume und ganz zu Beginn das Rechnen mit fein ganz von vorne hatten Anfang des Semester schon mal bei die Physikervor VektorenbrauchenEhrungenzur Wiederholung rechnen mit Pfeilenwenn ichPfeil auf das Papier malenerst mal in zwei Dimensionen genauso Platz in drei Dimensionenkann ich eine Additionvon Feilenbauen indem ich sageohne den Einfallund schiebe ihn zu lang sieben an den Kopf des andernfallsmit seinem Fuß einen kommt es andernfallsund dann verbinde die verbleibendenverbleibenden Fuß mit der verbleibenden Spitzen haben wirzwei Pfeile addiertdas ist nicht gerade Raketentechnikanalog die Subtraktionvon Feilenwie auch immer man sich das merktich merke mir die eigentlich immerin dem ich den ein umkehrenwas ich mache und zwei Pfeile voneinander abzuziehenistnehme den einenjetzt von B nicht B abziehen will nämlich dasnegativeSelbe längerfalsche Richtung das Minus gehenund addiere die beidendas sie wäre also A minus Bkann ich das auch ganz kunstvoll überlegen ?? man B mit dem mit der Spitze an die Spitze von A legtich werde mich da jeweils bei Solaris waren einer verstanden hat ?? das Negative eines Sektors ist nicht zu erwartenden negativen ?? in der ?? bei Feilen rechnen ?? das negative Asphaltähm Schreibweise klartafelmäßigmit denPfeilenüber denGrößenamAddition von FeilenKomma dieMultiplikationvon Feilen mit Zahlendas ASwar fast das zwei Anomaliendas der Fall ?? istsangau das Doppelte soll ein Pfeil mit der doppelten Menge seinRichtungdas minus drei halbfache sollein Fall mit anderthalbim anderthalb fachen der Länge seinaber in die andere Richtungdamit habe eine Modifikationvon Feilenmit Zahlenund das sind die beiden wesentlichen Ovationen für Vektoren und Vektorräumenamich kann die addierenund ?? mit Zahlen und beziehenMichelKlammer auf schon ganz weit die Begriffe Vektorpfeilesind bei Feilen SchonungFeilenäh noch zwei besondere Falle zum zeichnen die an sie denke ich auch in der Physik schon gesehenFocus erzähltwenn ich ein wenig exakt von vorn auf einen Fall drauf guckeweil ich den sowenig exakt von hinten auf einen Fallgucke nach ??sohintenman auch noch einen besonderen Fall damit das ganze zusammenpasstwas passiert wenn ich A von A abziehenwenn ich Arvon A sie also A minus addierebrauche ich einen Fallgar nichts tut dennull Fallwenn man so willgenauso für das null fachewas ist nun mal armdafür verwende ich natürlich auf den null Fallein Fileohne Sichtungmitsänge nullwenn man ganz streng geht es eigentlichSinn ich krieg das schon nichtvor die Reihe dass das durchgehaltender Mann ganz streng dies unterscheidet man erst mal zwischen Feilenund Vektorenaber glaub nicht das man dasauf die Schnelle sauber hingekriegt einen Vektorsoll erst maldann sein die Menge aller parallel verschobenenähGeschwistereines Fallssie nimmt den Falldes parallel geschoben ?? des parallel zu der es parallel verschoben und so weit und zwar wenn sie alle diese Medizin zusammennehmendas wäre danndiesem strengen Sinne ein Vektornamentlicherwähnt haben ich glaube das man nachherglaube ich weiß das man nachher in der Praxiseinfach nicht darüber nachdenktwas ein Vektor nun wirklich ist und was einfallenwirklich ist also falls es einmal jährlich das überrascht sind ?? bis in strenger Macht würde man erst mal sagen ein Vektor ist die Menge allerparallel verschobenenKopien eines Falls Repräsentantenähmgeht weiter mit der Schreibweiseweilwas schreibe ich denn einiges an diesem Fall nenn ich diesen Pfeil A oder nämlich den Vektor A schon schwierigamtypischerweiseheißt ein DetektorKleinbuchstabenmit Wald oderes gibt andere Schreibweisenin den als zu guckenin Süditaliendie altdeutsche Handschriftähmdas lange herwenn sie ihnen einenmathematischesBuch guckenin dem sich irgendein Band namens lineare Algebranummersoundsovielaus dem Regal werden sie höchstwahrscheinlichkeine Pfeile findensondernganz einfache Buchstabenals normale Buchstabendie Physikerneigen dazuähm Vektoren fett zu schreibenwenn's gedruckt ist und in den in den Physiklehrbüchernsind dieeherheißen Vektoren gerne immer noch mit Feilenaber je professioneller es in der Physik wird umso mehr neigt man dazudieFett zu schreibenoder sogar ganz normal zu schreiben sondern wesentlich mehr in drei Dimensionenstattfindet sondern in höheren Dimensionenumso normaler wird die Schreibweisenicht irritieren lassen ?? schulmäßigund hier jetzt erst malhabenim handschriftlichenmit Feilenim gedruckten verwende ich das er schon nicht das ihre dir zu dem Druck ??im Skript wenn ich schon dass er die Fettschriftauf den Aufgabenzettel der Person auchVektoren in Fettschriftam handschriftlichenFall darüberdas sieht im Druck?? sagen nicht gut aus und wollte dich auszudrückenPfeilüber Buchstaben in Bruck sieht man eher selten in Lehrbüchern sind sie das abersobald esirgendwie professionell wird erdas eine nicht mehr so sondern soFettschriftoder eben ohne besondere Markierung?? da nicht irritieren lassenwofürbrauche ichPhysikschon gesagt wofür brauche ich eigentlich die vektorengerichteteund ungerichtete Größen ist das spannendein der Physikgehörigdie zehn Größenihmaber schon gesehen Geschwindigkeitnatürlichein klarer Kandidat für ein Vektorkraftder Masseklumpenauf der schrägen Ebenewirdangezogen??offensichtlich mit einer mit einem Vektorda sehen Sie gerichtete Größen der Physik nicht jede Größe die richtungsabhängigistist in der Physik ein Vektorauch allgemeinen weckte es gibt fieser Sachenaber andeutungsweisewar schon dasErreichen der Trägheitstensorvorgekommenwenn sie einenKreisel habenein MasseklumpenMinneachse dran?? wenn sie einen Kreisel haben können diese können Sie diesen Kreisekönnte die Masseverteilungdieses Kreises beschreibendas hatte auch ?? Richtungen zu tunin welche Richtung wirklich diese Massedie beschreibe ich dann aber mit einem Tensor das wird nach einem Matrix werdenkommende später drauf ?? sowieso nochextra Video wahrscheinlich außer der Reihe dazu also nicht alles was mit Richtung zu tun hat in der Physik ist ein Vektor es gibt auch anderehabenaber die üblichen Kandidaten sowas wie Geschwindigkeitund Kraftstärken sich als Vektoren vor??an dieser Stelle sieht man schon dass diese mathematischeDefinitionein Problemhatdie Physiker unterscheiden daum das zu verhindernund das Problem zu beseitigen noch zwischengebundenengebundeneund munteren und freien Vektorendiese mathematischeIdee dass ein Vektoreigentlich eine Menge von allen parallel verschieben verschobenen Kopien istkeinesfallsdas wäre ein freier Vektor im Sinne der Physik sie können diesen Fall nehmen und irgendwohinschiebenHauptsache bleibt parallelund hat die gleiche Längedas wäre was die Physiker dann frei ?? Vektor bezeichnetein gebundenerVektor ist ein Vektor bei dem es keinen Sinn macht das ihn durch die Gegend schiebenwie zum Beispieldieser Geschwindigkeitsvektortypischerweisewird in Geschwindigkeitsvektoran den Schwerpunkt setzenden Geschwindigkeitsvektorjeden zu schiebengibt nicht allzu viel Sinn wenn das die Masse ist die durch die Gegend fliegt was hat der Geschwindigkeit weckte an dieser Stelle FernsehendieserKraftvektorin Berlin auch typischerweise einen Schwerpunkt hängen und nicht hier irgendwo Wallpassierte mir da dasist die nur das wären also gebundene Vektorenwaren woran sie sehen dass dieTerminologiekomplett durcheinander gehtam?? nur vorsichtigsein und immer aufpassen was die Leute jeweils meinArmokay das die Vektorenin der Physik hätte man dennoch gerne von Scalahaarenals Gegenstück dazuKonferenzaufgemachteversüßen wir auch weitergebundeneFreivektorskizzehaben sie darumdas sie sind beidesgebundene VektorenamZimmer neunzehntensGarageungerichtete GrößenskalaungerichteteGrößenwerdenvon skalarMeßskaladas steckt das drin was sie direkt auf einer Meßskalaablesen könnenund die Richtung zu beachten Assistance Karl skalarDon skalarähmzum Beispieldie Massein der Ludwig Mechanikzumindestist die Masse ein skalardie hat keineRichtung ob sie von links gucken oder mit zehn Kilo mit den zum Gewitter dran vorbei fliegen Massesmasseähmein ganz billiger skalarin den meisten Theorien ist die Anzahlneunundneunzig Komma neun Prozent der Theorien der Physik ist die Anzahlnichts mit einerRichtung zu tunwenn siefünfBakterien auf der Petrischale habenaus jeder Richtung Punkt es bleiben fünf Bakterien aus der ?? auf der PetrischaleähmLadungda muss man dann später noch mal genauer gucken aber erst mal naivwie für Elektronenalso frei rumschwirrenauf einer Flächesollte erst mal nichts von RichtungwissenEnergiemüsste man entweder normal genauer gucken aber auf den ersten Blick hat Energie eigentlich nichts mit Richtung zu tundrei Kilowatt vorwärts oder rückwärts geht erst mal keinen Sinnam ?? und Temperaturzwanzig Kelvinsollte ?? zwar keine Richtung haben aber mit der Fußnoteanwas man sich so naiv bei diesen Sachen vorstellt muss dann in kompensiertenTheorien nicht mehr gelten?? zu ganz hohen Geschwindigkeitenoder zu ganz kleinenAbmessungen geht kann einiges davon zusammenbrechenaber erster während das aus dem normalen Halter Verständnis herausskalar Größen ohne Richtungdas heißt das wärenin diesem Spiel nackte Zahlenkeine Pfeileähmweshalb ich auf den Begriff skalar rumreite ist mit denin der Mathematik auch häufiger findenskalar Haaredie reinen Zahlenheißen die mathematischen Objekte mit denen ich Vektoren nach ?? modifizierenkanntypischerweisenimmt man ganz gewöhnliche Zahlen die Rebellen zahlen manchmal die konvexen Zahlenwaren je schlimmer es wird umso eher nimmt man auch mal andere Zahlen mit den Vektor modifiziert werden könnenzweite der Informatiksachenverschlüsselt werden ?? codiert werdendann stehen hier auch mal andere Zahlenbei uns stehen erst maleine Zahl Diskalaresind die Zahlen mit den Vektoren modifiziert werden können ?? Mathematikin der Physik sind sie Größenohne RichtungSkalarproduktkommt daherdass ein skalar eine nackte Zahl rauskommt?? den ein Jahr zu den Einheiten soll ich ?? anderes sagennunGleichheitmit Einheitenzur mein Dramaalso auf jeden Fall sind dreiundzwanzigKilogrammnicht dasselbe wie zweiundvierzigJoulesollte wohl klar seinBeistrich die Zahlen stimmen aber stimmen auch die Einheiten nicht sobald die Einheit nicht stimmenkann es nicht genaukönnen Sie können nicht die Kilogramm in Suhl und rechnenähmes kann aber auch unabhängig was man als Ersatz seiner Vorschlägeihres Index müssen nicht abschreibenalso soundsoviel Kilogramm kann niemals so viel Schwulseinannur mit Vektoren hantierenmuss aber auch noch mehr passenähmirgend ein VektorsoundsovielKilometer keinen Sinn über meinerKoordinatenangabesoundsoviel Meter in zwei Dimensionen soundsoviel Meter soundsoviel Meter das kann niemalseine Koordinatenangabein einer Dimension werden die können niemals gleich werden es kann nicht dieser Weg zu einer nackten Zahl werdenähmund was auch nicht passieren kanndass sie sagen groß hier habe ich muss Gewissheit?? haben die die Koordinatenangabesonstige Meter soundsoviel Meterfunktioniertdas kann auch niemalsauf die Dimensionenstimmeneine Geschwindigkeit werden sonstige Meter pro Sekunde soll zu vier Meter pro Sekundees gibt sie an der Stelle mit den Vektoren noch viel mehr MöglichkeitenUnsinn zu schreibenwenn sie schreiben dass eine Größe gleich einer anderen istmüssen die Einheit stimmendie Zahlen davon natürlich auchSchwänze darum rechnenähm Punktes musste die Nationalitätstimmenes geht mich das auf der einen Seite was zwei Dimensionen steht und auf deren Seite was eindimensionalsein skalar stehtund dann müssen obendrein dann in diesem Ehrendimensionauch noch die Einheiten stimmenbekanntlich ein Vektor in Meterngleich ein Vektor in Meter pro Sekunde haben ein Ortkann ich eine Geschwindigkeitseitens was schiefgelaufendavon sein Vektor