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06.2 Gaußsches Eliminationsverfahren


CC-BY-NC-SA 3.0

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dassKlaus Eliminationsverfahrendas kannGleichungssystembesser als bei demdie Zahl der ?? die gleiten bei dem die Zahl der Gleichungennicht gleich der Zahl der Unbekannten ist auch kein Problem damit wenn es nicht genau eine Lösung gibt es gar keine Lösung gibtes unendlich viele Lösungen gibtund der Rechenaufwandund die Wohnung sieht abermals bleibende was geschickt machtim Rahmenes gibt noch geschickte Verfahren aber dasElement aus Eliminationsverfahrenistso das erste was mantatsächlich auch mal auf größereProbleme loslassen kannwannich für das am Beispiel vorEliminationsverfahrenunsdranam ?? Skriptein Leichensystem mit drei Gleichungenvier Unbekanntenals etwas was das Kammerverfahrenschon gar nicht kann ??vierplus vier Y minusdrei CentsplusW ist gleichsiebendrei sechszwei Yminus sechsplus sechs Bdrei??XYfünf soviervier unbekanntedrei Gleichungendas Kammerverfahrenwürde da schon das Handtuch werfen weilDeterminantemitdrei Zeilen vier Spaltennicht hinhautdas Klaus Eliminationsverfahrenkann alsdas Ziel ist nun folgendeserste Schritt besteht anderen Texte sowie zu schreiben das ich selbst getippt habeim ersten Schritt versucht man eine obere DreiecksformhinzukriegenMatrixin einer oberen Dreiecksformbesagen soll nur auf der Diagonalenoder darüber was stehendas wäre die Diagonalees soll nur auf der Diagonalen darüber was stehennichtunter der Diagonalenlassen sich obere Dreiecksformwas ich möchte das so umformendas esso aussiehtGedankenstrichstehtdie erste Gleichung kann sogar so bleiben bei dem hierfür Y minus drei sechssiebendie anderen Gleichungen möchte ich jetzt so umbauendas alles unter die ?? der Diagonalenrausfliegtdir stehen unter der Diagonalenfür gleich vor wie man das machen kanndas ist die Elimination?? ich möchte aus der zweiten Gleichung des X eliminieren ich möchte in der zweiten Laterne sowas haben wir irgendwas mal Yplus irgendwas mal Zplus irgendwas malW ist gleich irgendwas somit die zweite Gleichung umformendas mal lieber mit der ersten der zweiten ?? Zusammenschnittvon der ersten Laien das richtige Vielfache auf die zweite gleichen ?? ist das dreißigster weg da steht ein Lochähnlich kriege gleich die dritte Gleichung kleingeschlagenim ersten Schrittnämlich nur den ersten Wegeinen besseren weiteren Schritt geben nämlich auf den Weg nehmen und aus der dritten Gleichung wird sowas dann irgendwas mal Z plus irgendwas mal Bist gleichFragezeichendas wäre die Eliminationdeshalb EliminationsverfahrendasMini eine StelleeliminierenVariablenhaben je weiter ich nach unten Komma umso mehr Variablen im jährigin Detail Beistrichdass dies gehtnur wenn ich soweit bindann kann ich rückwärts rechnen zweite Schrittdas ich jetzt auflösevon untenauflösenmit anderen Skriptich nehme mir die unterste Gleichungwenn sie so eine Gleichung sehen irgendwas mal Z irgendwas mal W ist gleich irgendwas mit konstanten Zahlenwas wissen Sie über Sonnegleichungin der Tat nach einem auflösen in das Stunde drei Z plus RWE ist gleich sieben?? nach Z auf und sie haben Z in Abhängigkeit von Wwie es frei wählbarEltern sagen es freiwählbaren Z wird aus W folgenmit einem Körnchen Salzmusik einer sagenaber das wäre das typische was passierthier untennur sich nach Z aufWS frei wählbar Z folgt aus wenwie frei wählbar Z folgt aus W denke nicht Ywenn ihr nichts schief gehtaus der zweiten Gleichungwie frei wählbar Z hatte ich schon Epson hatte ich schon lange nicht aus der ersten gleichen Xdas geht von unten nach oben dann einfach auf eine Gleichung nach der anderenschließt sich der Reißverschlusszum Schluss kenne ich alle beziehungsweise hier sind sie schon was zurEindeutigkeitdas kann das Verfahren behandelnRezeptionsgeschichteW kann ich wählen frei wählenund der Rest hängt von W abdie Lösungsmenge wird als eine gerade sein muss ein Kommaes kann an einer Stellefreundlich man eine an diversen Stellen schief gehen typischerweise nicht aber es kannhin und wieder schief gehen was könntehier bei der untersten Gleichung schief gehen wenn es nicht so funktioniertdie gerade gesagtalso im allgemeinenwird hier eine vernünftige Gleichung stehen sowas wie dreizehntes vier B gleich sieben Männer essen sowas stünde Windows siebtes null wir gleich siebenmüsste man einmal das Gehirn einschalten und feststellt Punkt das ist nicht lösbar egal welches Z und egal welches wie ich einsetze das ist nicht lösbaralso vorsichtig mit Nullen in diesembarschen Verfahrenähman den Stellen muss man aufpassen wenn ?? den falschen Stellen null stehenmuss man einmal nachdenken das macht das ganze ?? das unangenehmeProgrammes aus programmiertständig prüfen ob irgendwas nicht bei Null istamwenn hier vor dem Z eine zeitlich bei null steht sollte ich nicht nach Z auflösenaber allgemein beziehenund wenn sich hinhaut sehen diesziemlich deutlich das es nicht hinhautwas dem Problem sie haben das im Prinzipder zwei Schädlichkeit von den aus Eliminationsverfahrennicht sorge dafür dasunter der Diagonalenalles null wirdund ich einmalunter der Diagonalen soll alles null werden das ist verbotenes Gebietdurch umformender Gleichungenund dann fang ich an die Gleichungen von unten zu lösenwenn es so wie hier ist das ich mehr unbekannteals Gleichungen habewerde ich einige unbekanntefrei wählen dürfen hier würde ich zu ?? des weder nach ?? frei wählenund daraus das Z bestimmenwie gesagtmit dem gleichen Salsa muss gucken ob da nicht beglichen Nullen stehendie einemdas Spiel vermissenokay dies auflösen das einzig spannende Quatschdas auflösen ziemlich geschenktist umformen in die Dreiecksformist das Spannende wie komme ich von dernormalen Formwohl alles abgefüllt in Rechteckzu einer oberen Dreiecksmatrixder Gedanke istvon Obengleichungenzu nehmen und stimmte Vielfache die passenden vierfachen auf die unteren Gleichungen zu addieren?? Komma der erste Schritt im Detailnahmman faules schreibt man nur die Zahlen hin ich möchte nachherdas soundsovielfacheder ersten Gleichung auf die zweite addieren das heißt einfach nehmen sonst immer zwei dazu sonst immer vier dazuniemals sieben dazu beschreibt einfach nur die Zahlen was soll ich mit den ganzen anderen Krempelwarennur die Zahlen geschriebenzwei vierminus drei minus dreiähmdrei zweieins wasmuss eins sechsdreiund minus fünf??zwei minusfünfalle diese Zahlennackt hingeschrieben das ist die Koeffizientenmatrixund die Inhomogenitätenrechts auch darandas sie wäre die Koeffizientenmatrixunterschreibe ich einfach dieInhomogenitätennoch extradas mein Staat Punkt und nun überlege ich mir was ich dem?? antun kannum daNullen zu erzeugendas wäre der erste Schritt von dem Verfahrendie Eliminationich will da ?? drei Weg habendann werde ichNummer dreidann werde ich von der ersten Gleichungdas minus drei halbe Aufpasser auf die zweite Gleichungdas werde ich rechnen die erste Mal minus drei halbe??auf die zweitediese nicht Loriots im Schreiben mit zwei X und vier Yund blaim ?? die Zahlen der vorstehenden die Koeffizientenhier die Komponenten der in HomogenitätPunktähmalle Mal minus drei auf die zweite Gleichung der Liste der vorne wegdiese drei Bettenwechseldas Gleichungssystemist nichts anderes als folgendes die erste Zeile bleibtnun die zweite Zeile wird spannendzweimalminus drei halbenoch minus drei auf die drei addiert gibt Null wie geplant davon wollte die null habenjetzt kommt die vierdie Muster mit der zweiverschmolzen werden vier Malminus drei halbeMal minus drei halbehier kürzen gegen die zwei macht zweimal minus dreißig minus sechsund hier kommen minus sechs auf die zweisind minus vierwarähm die minus drei minus drei Mal minus drei halbe sind neunhalbeminus eins brauche ich also minus eins plus neun halberist als minus zwei halbesplus sieben halbebin ich froh dass man sowas in erwachsene Computer überlassen kannwarumwas ?? hier viermalvorne schon vier Mal minus drei halbeWahlen minus sechsminus sechs plus die sechsnullund Jamba?? das etwas ungemütlicheinundzwanzigminus einundzwanzig ?? sieben hundert zwei bis einundzwanzig ?? unter mitminus drei das sind minussechs Salbe macht zusammen minus sieben zwanzig halbvielleicht keiner zu Fuß rechnenPunktso ein Vielfaches der ersten Gleichung auf die zweite Gleichung so das sie vorne eine null steht vergessen sind die ganzenKopf Rechengeschichtenjedes spannend ist nur der vorne null zu erzeugenpassendPunkt sollte mir bitteRahmenpassen zu diesem Schemaim nächsten Schritt hätte ich gernean den ersten beiden Stellen in der dritten Zeile an den ersten beiden Stellen null das ich auf Anhieb nicht hinich kriege aberda vorne eine NullenersteSpalte der dritten Zeile wirklich in die erste Spalte der dritten Zeile eine nulldas ist der Trick sie nehmen die erste Malfünfhalberauf die letzteerste Zeile mal fünf eröffnete das war einmal die erste Gleichungdie erste Gleichung mal fünf halb auf die letzte Gleichung addierenzweimalfünf halbemacht fünfminus fünf macht die nullda steht die Null widerstehen solldann geht es weiter diese vier mal fünf halbe Seelenzweimal fünf sind zehnund die fünf dazu sind fünfzehndanndie minusdreiMeter sind minus fünfzehn halberdoch wieder rechnen minus fünfzehn halbe?? muss dreimal die fünf halbe plus zwei zwei sind vier halbe??minus elf halbe?? sindsie als minus elf halbeArm und dann kommt dievier mal fünf halbe Wand zehn?? zehn minus drei sind siebenund hier hintenbezahlen ausgedacht?? ähmfünfunddreißighalbefünfunddreißighalbe und ?? kommt hier nochplus zehn habe dazu sind fünfundvierzighalbeSchnitt fünfundvierzig??egal das soll nachher der Computer für uns machenan wichtig ist die Idee zu kriegen was sind aber passiertwas in der Computer nach machtnatürlich keinen der das ernsthaft zu Fuß eröffnetwird schlagen gehörenähmich hab jetzt geschafft hier unten?? null hinzukriegen drei Gleichungenvier unbekanntedes ausbuchstabierenwollen zwei X plus vier Y minus drei Z plus vier B ist gleich siebenminus Yund so weiter?? Gleichung mit vier Unbekanntenund das X taucht in den beidenunteren Gleichungen nicht mehr auf?? noch nicht ganz daden muss ich nocherledigen hierich möchte in der dritten Gleichung kein Ywie kriegen wir den Wegkriegen wir das Y aus der dritten Gleichung wegalso wichtig ist das ich jetzt noch die gleichen nehmen die Frauen auchdas null habenwenn ich nämlich jetzt von der zweiten Gleichung das passende Vielfache auf die dritte addieremacht mir die null davon nichts mehr kaputt?? zur Firma null auf diese null addieren es wird nichts passieren ich nehme ein Vielfaches der zweitenauf die drittenämlichund ähm mal fünfzehnVierteldas rechtliche Technik hervorwarund sich auch nicht wenn sie es die zweite Gleichung bei fünfzehn Viertel nehmenauf die dritte drauffünfzehn vierte Mai null auf die null draufKomma so weit hinüberbillig haben dürfen die erste Gleichung bleibt die zweite Gleichung bleibtAlbert sodie null mal fünfzehn vierteauf die null bleibt eine null das ist das nette?? ich benutze die zweite Gleichung in der dritten Gleichung jeder Substanzwerdendann kommtminus vier mal fünfzehn Viertel macht minus fünfzehntesdie fünfzehn ist null was ich genau haben wollte deshalb diese fünfzehn vierteund dann wird es fürchterlichPunkt es wird denke weitergeht ?? ich bin bei dieser oberen Dreiecksformdas ist der erste SchrittAlexandersist der erste Schritt des RauschenEliminationsverfahrensich werde die Unbekanntenunter der Hauptdiagonalenlos das hier jetzt aber noch mal das war die HauptdiagonaleXXL Solutions Headset ich werde die Unbekannten unter der Hauptdiagonalenlos und dann fang ich an von untenaufzulösendas auflösen isttypischerweisegradlinigmiteinmal den Kopf einschalten wenn daran im Nullen stehenamLeider gibt's die Situation schon beim eliminierendas an der falschen Stelle null stehen könnentypischerweisegeht das so durchaber wenn die Zahlen blödgewürfeltsindhaben Sie ein Problemstehtgedrucktim Skriptschreiben gegebenenfallskönnte dieses Problem auftauchendas sichda auflösenicht auflöse das ich eliminierendie ersten beiden Schritte beim eliminieren?? ich führehier steht ?? nur da steht ?? nullfür die ersten beiden Schritte durch?? könnte mir folgendes passierenLinien zu Besonderheitenzwei es könnte mir passierendas hierspontan zufällig eine null stehtbevor sie machen diese ersten Schrittedie erste Zeilemal soundso viel dass die nulldann Anfang der zweiten Zeile steht die erste Zeile mal so soviel dass sie Null am Anfang derdritten Zeile stehtkönnte ihnen passierendas hier in der zweitenZeilespontanohne Ankündigung eine null auftauchtda könnte eine null stehenwarum wird nicht das nerven das deine null stehtjetzt kann ich mich auf den Kopf stellen egal womit ich die zweite Zeile multipliziereich kann mit der zweiten Zeile hier unten nichtdie minus zwei bekriegenwenn das acht neunzig fache der zweiten Zeile nehmen und auf die dritte Zeile addieren bleibt da die minus zwei stehender Trick mit dem ich da eben die null erzeugt habe funktioniert nichtandererseits ist es aber kein Problem warum ist das auf den ersten Blick blödfallen unangenehm was aus Programmierraumesist doch kein Problem immer genauer hin Punktwas irgend eine ganz billige Lösung sie tauschen die beiden Essen der zwei Gleichungeneinfach zwei gleichen die Reihenfolge der Gleichung ist egalich tausche die zweite und die dritte Gleichungentschied die minus zweite ?? und die nur da und ich binund ich freue mich weiter habe ich sofort die obere Dreiecksformohne etwas gerechnet zu habenals wenn die nur hier auftritt ist das kein Problemwie gesagt ?? nun auftretenan unerwarteten Stellen ?? einmal das Gehirn einschaltensollte kein Problem sein Beistrich vertauschen wirZeilen rausähm bin hier jetzt auch noch eine null stündeindes auch lustig damit ich nämlich nur noch zwei UnbekannteZund W zwei Gleichung mit zwei Unbekanntenalles kann sein das es sich spontan vereinfachtwenn zu viele Nullen da auftauchendenken Sie einfach mit an der Stellegucken sie wo die nullverstehen das es was programmieren wirdas unangenehme Aufgabebei der Rechner muss die ganzenähGesang muss die ganzen Regeln mit denen man dann agiert wenn deine null steht natürlichdas Rezept ?? klein V serviert bekommenaber ich denke das diese aus dem Stehgreif in das passierttypischerweise passiert sich typischerweise geht das einfach so durchdas ist das Elimination ??