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06C.2 Cramersche Regel schlägt fehl; Gaußsche Elimination


CC-BY-NC-SA 3.0

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soweit Komma das Kammerverfahrenein Beispiel anVerfahrenaus der in ?? Pluszeichen Herleitung von eben wissen ja schon das geht nur wenn man Determinanten bilden kann das geht also nur wenn ich so viele Gleichungen die Unbekannte haben sonst habe ich ziemlich verloren mit dem Kammer Verfahren können Sie noch etwas ausdenken aber erst mal ?? verlorenen Kamerafahrtauch so viele Gleichungen für unbekannteich schreibe immerhinein gleiches System mit zu vielen Gleichungen die Unbekanntenund sie versuchen das Kammerverfahrenanzuwendenstehen zwei X plusdrei Yplus vier Z ist gleichfünfdrei Gleichungen drei unbekannteDinge ausgleichen Systemwas passiert mit dem Kammer Verfahrenalsomit brutalorbital machenzum Beispiel X ausrechnenhoffenX auszurechnenund ?? bestehtdie Koeffizienten Determinante eins eins eins einsvier fünf sechs vier fünf sechs zwei drei vieroben stehtdie erste Spalte ersetzt eins siebenfünf und dann geht's weiter eins fünf drei eins sechs viereinsfünf drei eins sechsviersobrutal mit Serviceeinmal fünf mal vierzwanzigbloß einmal sechs mal zwei sind zwölfPlus einmal vier mal drei sind zwölfminus zwei mal fünf mal einsminus zehn minus drei mal sechs mal eins minus achtzehnminusvier mal vier mal eins minus sechzehnNummer zwanzig plus zwölf plus zwölf sind vierundvierzigund abgezogen wirdminus achtundzwanzigminus achtunddreißigminus vierundvierzig und steht nullich teile durch null das ist keine gute Idee dass die andere Stelle an der das Kammerverfahrenfehlschlägt?? PREISE Baumann Kammerverfahrenso viele Gleichungen die Unbekanntesonst haben sie keine Determinanten mit denen sie arbeiten könnenund wenn dann obendreinnochdie Koeffizienten Determinante nur lässtteilig durch Nullund habe ein kleines Problemund als ganz zweiFälle geben Wassers kann zwei Fälle geben es gibt zwei Fälle wenn sie bei X und Y und Zgrundsätzlich nur durch nur rechnen dann besteht noch Hoffnung wenn der Kunde sich nur durch null stehtdürfen wir zwar auch nicht so ausrechnen aber es besteht noch Hoffnungbei der sagte nämlichdas dieser weckte hier rechts tatsächlich zu bilden ist aus den drei Vektoren es gibt eine Chance es zu lösenwenn etwas stünde waswäre es aber mal dreizehn durch null dann wüssten siekeine Chance wobeies Katz Beistrich das niemals gelöstda kommen zwar weiter gucken hier steht netterweise man sich ausrechnen?? null durch null es gibt eine Chance es zu lösenKomma muss anders angehen null ich nur hilflos an diese Stelle nicht also sobald sie bei der Koeffizienten Determinantenur rauskriegen wissen siedumm gelaufen ich muss anders anfangen?? des gleichen System noch malund jetzt Komma noch mal anders dran gehenBeistrich da ?? X ist null durch null das wärekeine gute Ideewie können wir anders rangehen an dieses Gleichungssystemso ja die probier mal Gaußalso wennkein anderer Welt aus wird auf jeden Fall funktionierenreicht nicht supereffizientaber schon halbwegs effizient wird funktionieren sie probiere mal das GaußscheEliminationsverfahrendas fusioniert auch wenn man nicht zu viele Gleichungen die Unbekannte hatwesentliche Geschichte ist das man versucht die eine obere Dreiecksmatrixwie so schön heißt auszumachenich nehme die obere Gleichung und versuche hiernur zu kriegen eine null zu kriegenund dann versuche ich im nächsten Schritt hier nur zu kriegenhabe ich eine Ober Dreiecksmatrixkann von unten anfangen diese Gleichung zu lösenauch da gibt's die ein oder einer Komplikationaber im Prinzip geht das immerwenn's ablösen gibtso das Gaußsche Eliminationsverfahrennach Schema Fich arbeite mit den Gleichungen ich arbeite nicht nur mit der Koeffizientenmatrixich arbeite mit allen Gleichungen aber ich mach wenn ich diese Mühealle gleich noch mal hinzuschreiben?? ich arbeite einfach nur mit den Zahlen einseins eins einsvier fünf sechssiebenzwei dreivier fünfdas Wesentliche ?? Eliminationsverfahrenist das ich eine Ober Dreiecksmatrixerzeugen will hier und möchte ich Nullen habenich nehme ein Vielfaches der ersten Gleichung auf die zweite Gleichung damit der vorne lief ihr weg istdie erste Gleichung?? offensichtlich mal minus vierdeines in der zweiten Seite ?? die vier Wegdie erste Gleichung mal minus zwei auf die letzte dann ist da vorne diezwei Wegwird zu nulldassollte da passierenPunktalso der nächste Schrittdiese nicht ?? ich mir die ganzen Gleichungen das es ja nervig wissen was es meint was es heißt ein X plus eine plus eins ist gleich einsmuss ja nicht alles hinschreibendie erste Gleichung ?? minus vier auf die zweite die erste Gleichung mal minus zwei auf die dritte die erste Gleichung als solche bleibt stehenPunkt nebenbei der Vorteileiner der vier Vorteile Komma so schematisch macht ist das man weiß welche Gleichungen jetzt behandelt hat und welche man Gleichung macht noch einbauen muss Beistrich so sagen immer die zweite und die dritte und die für rührig und dann kommt ?? die erste rein könnte die zweite der bis sie nach ?? nie ob sie es alle Gleichung dabei hatten oder nichtso kann ich jetzt sicher seine sich alles immer dabei habedas minus vierfache der ersten auf die zweite addiert minus vier mal einsPlus vier macht null das war ja der Sinn des ?? minus vier genommenminus vier mal eins Plus fünf ist einsminus vier mal eins plus sechs ist zwei minus Firma als Pessimist dreidas minus zwei Fahrer der ersten auf die letzte minus zwei mal einsplus zwei istnullminus zwei mal einsplus drei was mal gewesenist einsminus zwei mal eins Plus vier S zweimit zwei mal eins bis fünftes dreiist damit weiterhin drei Gleichungen mit drei Unbekanntennicht ausgeglichen geschrieben X plus ein Y plus zwei Z ist gleich drei das steht eigentlicheher sehr der nächste Schritt vom Gaußsche Eliminationsverfahrenhier eine null zu erzeugenwas machen Sie wenn Sie es jetzt streng nach Schema F machen um da eine null zu erzeugenzweite von der letzten subtrahieren das wir jetzt Strengschema Falso die erste Gleichung bleibt stehenzweite Gleichung bleibt stehenundjetztich hab mal das Wiki so hin mal minus eins die zweite mal minus eins auf die letzte addieren eins mit zweites null und so weiter null null null das ist lustigweil was da jetzt stehtdas ist eigentlich die Gleichung nur X plus null Y plus null Z ist gleich nullist immer erfüllterfreuen wir uns die kommende mich einfach Weg streichen wir das immer erfüllt istdann sicher keine Bedingungbänderjetzt gestanden hättenull null null null dreizehnsich dann wenn eine dreizehn gestanden hätte steht nicht auf einer der dreizehn jetzt gerade gestanden hätte was wüsste ich dannwunderbar wenn er die Reise gestanden hätte null besonders ?? ist gleich dreizehn wissen sie nicht lösbar und wären an der Stelle fertigaber das steht nicht dreizehn sondern besteht zufälligerweisedie null war die Aufgabe so gebaut istdiese Gleichung ist diese Unterart nicht alle aber ?? leichter und ist im erfüllt die können sie raus streichen schlicht und ergreifendund die Halle noch zwei Gleichungen mit drei Unbekanntendefiniert bei der Zählung auch sicher das ich alles mitgenommen habe weil ich nach Schema F veranstaltendannschreiben sie tatsächlich weithin die beiden Gleichung jetzt übrig bleiben als ich habe X plus Y plus Z ist gleich eins lässt die obere Gleichung und die zweite gleichen GS Yplus zwei Z ist gleichdreizwei Gleichungen mit drei Unbekanntenund nun sehen sieeigentlich hätte die unter gleichen und die Bedingung für Z geben sollenes schiefgegangen?? ich kann Z frei wählenZ kann irgend eine virtuelle Zahl seindaraus gar nicht Y bestimmenY muss also sein wenn sie sich den hier anguckendrei minus zwei ZZ wenn sie irgendwieirgend eine reelle Zahl frei wählbarY folgt dann aus Z bestellen einfach um Y ist gleich drei minus zwei Zund damit gibt's auch noch X aus der ersten Gleichung X muss also sein eins minus Y minus Zwas ist eins ?? siebzehn mindestens eins minus Leerschritt Absatz eins minus drei minus zweiZ minus ZX ist also Familie eins minus drei das macht minus zweiund habe ich obiges gefährlich minus minus zwei Z also plus zwei Z minus Zplus zwei Z minus Z also plussetztdie Lösungsmengedie Lösungsmenge ist eine geradeer nämlich eine Dimension sozusagen übrigZ ist frei wählbarund alles andere folgt daraus kann keine Parabel sein und keine spiralförmigeBahn oder irgendwas mit einem ?? Journalismus ist eine gerade sein in diesem Spiel man in Jahren Gleichungssystemund wir können für diese gerade natürlich jetzt was angebenauf Punkt uns?? Komma Lander mal Richtung Vektor was kriegen Sie für auf Punkt und Richtung Vektorgenau der Trick ist ich schreibe es mal nicht das Lander hier reinsondern ich hatte jetzt sind frei wählbarwas weil ich mit Zund muss Z rauskommennull plus Z mal eins das muss ?? rauskommenfür besonders rauskommen drei minus zwei Zdreiminus zwei Zdas Teufelchen rauskommt fixer rauskommenminus zwei plus Zdie geraden Gleichung sehen wenn sie jetzt wird beliebig wählen kriegen sie für Z Z raus sehr schönfür Y kriegen sie drei minus zwei Z rausauch gut und für X kriegen sie minus zwei plus Z raus auch gutalso egal welches Gesetz sie nehmenwas sie rauskriegenisteine Lösungim allgemein nicht Z hinschreiben abgesagt Z soll frei wählbar sein gewinnt man jetzt das Lander hinschreibenansiedelten diese Männer angleichen Punktdie gerade kommt rausbesonders leicht zurückzu dieser Matrix hier was weiß ich jetzt über die Matrix die hier stehteins eins eins einsund so weiterdiese Matrixruppig ?? und hintenrüber kann ich jetztwas aussagen hat das ganze Gleichungssystemklingendie noch mal der unten hinnehmenjetzt nur die Matrix uns mal anguckenangefangen mit Matrizenwenn ich mir nurdieseMatrix anguckeund oben steht eins eins einshabe ich jetzt auch was über diese Matrix gelerntwisse schon die Determinante ist null?? im ausgerechnetSRK Meyer nicht funktioniertwas weiß ich über denSchrank und was weiß ich über den denWegwissen sowieso schon die Determinantevon diesem Ding ist null aber ausgerechnetwas weiß ich über Rangund Defekt?? ich will mit dem Defekt anfangen der defekt ist einswenn ich eine Lösung habe darf ich etwas eindimensionalesdazu addieren und hab wieder ?? Lösungdas wird wahrscheinlich mit dem Nullvektor noch ganz sicher mit dem Nullvektor dann so ähnlich von zunehmender rauskommen solljede Lösung ist bis auf eine gerade unbestimmt das macht den Defekt zu einsder Kern wird eindimensionalsein sie können auch sehen was der Kern seindie gerade in Richtung eins minus zwei eins das wird der Kern seinDefekt ist eins das sehen Sie da die Unbestimmtheit sozusagen eindimensionalich hab eine Größe dies noch frei wählbar das macht den Defekt zu eins wenn sie Y und Z frei wählen könnten dann wäre der Defekt zwei zum Beispiel erste Defekt einsickern ein frei wählenund Weile Defekt eins istund mit Tradition reingehe muss der Rang zwei seinals aus dieser Matrix kommt nur eine Ebene raus ?? sich bestimmt welche Ebenen wir wissen es kommt nur eine Ebene raus es kommt nicht der gesamtetraditionalerTraumhausInnenmengen die da miteinanderspielenalso ich sucheals Lösung ein X YZso dasein Vektor rauskommt nämlich nämlich nämlich nämlicheins sieben fünf ?? rauskommeneins sieben fünf so raus Komma dass es dieses Gleichungssystemmit Matrix und Vektor geschriebenvier fünfsechs zweidrei vier ?? das hier ist meine LösungX Y Z welche Substanz ärgerliche einsetzenwelches Liberalismusentgelteeinsetzen und diese Gleichung ist erfülltder Rang ist aber was anderesder Ranken ist Dimension des Bildes also wie viele sozusagenDimension rauskommen könnenwelcheVektoren dürfen hier rechts stehen und das Gleichungssystem ist lösbar das mit der Rang der Rank misst mich was rein gehtder ?? ist was rauskommtwie viel ein ?? Wesen als Gebilde kommt aus dieser Matrix rauswas wir jetzt wissen ist ich kann hier mit einem eindimensionalenGebilde rein die Lösungsmenge ist eine geradeich kann hier mit einem eindimensionalenGebilde rein und kriege immer diesen ein Punkt rausdirektwas mit der zwei zu tun sondern nur indirekte Sat erster was mit dem Defekt zu tunich verliere eine Dimension in der Matrix eine Dimension reinund ein Punkt kommt raus ich verliere eine Dimension in der Matrix hatErsteres mit dem Defekt zu tun?? das ?? wieder was an die Lösungsmenge ist das was sie in die Matrix einsetzen das was sie mit der Matrixbearbeitendas es was die Lösungsmenge sich kann hier diese gesamte gerade von ihm einsetzen kriege immer eins sieben fünf raus egal welchen Punkt auf der geraden ich nehme welchen Ortsvektorauf der Kranich nehme immer kommt eins sieben fünf hat die Lösungsmenge ist was ich einsetze nicht was ich rauskriegender Rank misst wie viel rauskommenkann aus einer Matrixwie groß ist die Menge an Lektoren sozusagen wie viel Dimensionen hat die Menge an Vektoren die auf der rechten Seite stehen darf so das eine Lösung gibtdie Menge an Vektoren die aus der Matrix rauskommt