[Playlisten] [Impressum und Datenschutzerklärung]

07F.2 Lineare Algebra am Beispiel einer Spiegelungsmatrix wiederholt


CC-BY-NC-SA 3.0

Tempo:

Anklickbares Transkript:

zusammenfassendzu den Matrizenaus folgendesan die zwei mal zwei Matrixdie eine Spiegelung an einer geradenbeschreibtzwei natürlichPunkt die gebe ich jetzt malan diese gerade nämlich die gerade mit der Gleichung Zweigschluss ?? schon gleich Nulldie Frage istwie stets mit Eigenwertenwie stets mit Eigenvektorenzu allererst und deckungsgleichandere Sachen hat diese Matrixorganismenangeben möchtest ?? Eigenwerte Eigenvektorenist von dieser Matrixmuss gleich noch ?? Kern Determinante inverse Matrix und als möglicherbesser sofort welche Eigenwerte es geben muss eins und minus einsund weiteren ganzen geben wir sind im zweidimensionalensie können höchstens zwei verschiedene Eigenwerte haben höchstens Komma dass sie nur eine haben kann sein dass sie gar keinereine Spiegelungeiner einer geraden an sich garantiert zwei Eigenwert nimmt eins und minus einsBeistrich davon wie diese gerade jetzt liegtin dasnur eine Spiegelung Access ist der Ursprungsie nehmen ein Vektorlängs der Achse einen Ort auf der Achse den Ortsvektor dazu längste Achse den Eingang eins Teller der mich gleich Punkt sie nehmen ein Vektorsenkrecht zur Achse nicht in Nullvektorbeziehungsweise an Orte entsprechen sie nicht spiegeln dann fing das Negative raus minus eins aus das Wasser auf jeden Fall rundes Matrixin Zahlen da steht ja zwei Eigenwerte eins und minus einsjetzt wird etwas schwierigerBeistrich der zufällig eine Geradengleichunggeben Sie tatsächlich jetzt mal Eigenvektorenan welcher Vektor wird denn jetzt von dieser Matrix die dann nicht in Zahlen steht welche Wechsel wird von dieser Matrix vereinfachtich der Nullvektor des ?? zu einfach und welcher Vektor wird minus ein fachlicher Rektor zu sein negativenmüssen sie jetzt anschaulichüber die geraden Gleichung hinkommen Kommaauch wieder ohne eine Matratze zualso drei und minus zwei zum Beispielfunktionieren Eigenvektorzum Beispieldrei und minus zwei die gerade sie sind jetzt die gerade läuft die gerade machstdrei Schritte nach rechts ist die Ursprung gerade mal drei Schritte nach rechts Beistrich und so läuft die Qualle eigentlichexistent ?? seinesden ?? Punkt wir nehmen extrafreieNutzung gleich minus zwei ?? Ortswechsel dazu oder setzen Sie ein zwei mal drei plus drei mal minus zwei?? kriegen sie nur raus sogar eher die normalen Form der gerade machender normalen Wünsche direkt ablesenoder normal dazu vielleichtalsoentlang der geraden habe ich den Vektor zum Beispiel drei minus zwei ?? genoss ein dreißig minus zwanzig ?? können ?? sein Minus dreißig plus zwanzigdas sind alles Eigenvektorenalle Vektoren längst daran nicht der Nullvektorbesorgen Eigenvektor seindamit habe ich Vektoren die Garantie zum einfachen von sich werdenein Eigenvektor zum Eigenwertminus ein Ziffer liegt ?? schon gesagt das ist normalen Formen keiner normalen Vektor ablesenwie finden Sie ein Vektor jetzt senkrecht zur geradedie Determinantevon dieser Matrix dieser immer noch nicht in Zahlen stehtwas wissen Sie über die Determinante dieser Matrixzwangsläufigist Determinante minus eins die Fläche bleibt gleich bei der Spiegelungund die Rechte zur linken Hand ein zwei ?? gleich bleibt und das Minus für die Änderung der Orientierungoder sie gucken sich die Eigenwerte an in die Einrichtungalles mal eins in die andere Richtung als man minus einsjetzt irgend einen Objekt haben seit mal Häuschen ein so haben sie ein Häuschenmit Schornsteinund jetzt bilden sie ab mit der Spiegelungindiese Richtungund beziehen Sie alles mal einsKilometer bleibt ein Meter in diese Richtung modifizierensie alles ?? minus eins jeder Mieterbleibt ein Meteraber andersrumdann ist die Fläche dieselbeaber die Orientierung des umgedreht im Endeffekt produzieren sie diese beiden Eigenwertekommen auch noch als Erkenntnis mitnehmen wenn sie genügend Eigenwerte haben Drehung geht das nicht Komma keine Eigenwertein sie genügend Eigenwert haben sie die dominante ?? des Produkte Eigenwertemit dreimal drei Matrix haben und persönlich drei verschiedene Eigenwerte habenmiteinander modifiziertdass wir die Determinante werdendie Einrichtung ?? zwei die Einrichtung ?? vier ?? fünf was passiert mit dem Volumenwas passiert mit der Orientierungergibt sich einfach daraus direkt an das Produktals Tipp noch mitnehmenkriegt man die Determinante geschenktoder Schenkung uns die üblichen Verdächtigen noch mal ein Bildrangkerndefektsie dazuohne dass diese Matrix sei es tatsächlich stetigen Zahlenmitdem Bild anfangen das Bild ist der R zwei der Spaltenraum ist der A zweiaus der Spiegelung kommt jeder Vektor raustragen können ?? ich möchteden Ortsvektor von diesem Punkt haben Punkt äh der kommt raus wenn ich den Ortsvektor von dem Punkt Einsätze die SpiegelungjederOrtsvektorzwei kommt raus aus der Spiegel ?? und damit ist der Spaltenraum des Bild der er zwei ?? damit ist der Rang zwei Dimensionen der Rangliste zweisah groß der Kern ist und was der defekt istalle die zu Nullvektor gemacht werden aber die Spiegel macht nur einen einzigenWechsel zu Nullvektor den Nullvektornur der Ursprungwird auf den Ursprung abgebildet kein andererden ihm der Lande nicht auf dem Ursprung dieser Punkt alle nicht auf den Ursprung und Ursprung ?? auf den Ursprung der Kerns also es sieht schlimm aus die Mängel mit dem Nullvektorder Kern ist die Menge aller Vektorensie bei Modifikationvon rechts eine Matrix zum Nullvektor werden es gibt nur einen von der Sorte den Nullvektorhabe ich die Menge mit dem Nullvektor UnterdefektesDimension davon die Dimension von einem Punkt ist nullZiffer rückwärts rechnen können beginne zwei Dimensionen ein zweite zwei es kommen auch zwei wieder raus gehen also null verlorenähmPunktwas auch die inverse Matrix anguckendie Determinante ist nicht null deshalb gar nicht inverse Matrix bilden die Matrix ist quadratischgeritten hat ist nicht nur so kann ich die inverse Matrix bildendiese Spiegelungsmatrixhabenwie finden Sie dazu die inverse Matrix die Matrix die diese Spiegelungsmatrixwieder aufhebtdieselbe Matrix?? machen sie die Spieler rückgängig zu spielen Kommasie werden die Matrix noch mal an und es kommt die EinheitsmatrixAusspielungmacht sich selbst rückgängig gleich zu ?? Beistrich dass sie sich mal die Matrix ausrichten bestimmen Sie mal diese Matrixdafürsie sehen jetzt rein geometrisch können Sie ganz ganz viele Sachen schreibenohne ernsthaft gerechnet zu haben?? zur Feier des Tages bestimmt jetzt erzähl ich mal diese Matrixzwar zwei Matrix spiegelt dieser Krandie Zahl wieder drin stehen die Vielzahlwas ich jetzt sehr groben Angabengleich zwangsweise helfen und ich muss jetzt an die gerade dran oder besser noch ernste EigenvektorenEigenwertesie wissen was die Matrix macht wenn sie von rechtszwei drei dran schreibenunddas Negative von zwei drei raus wenn sie rechts drei minus weiteren Schreiben an die Matrixmit eins kommt drei minus zwei Haus gibt vier Gleichungen für vier unbekanntesowas sind die Einträge der Matrixversteht er jetzt wirklich drinwir wissen A B C Duns unbekannteSpiegelungsmatrixmal zwei dreizwei drei wird geschlepptdieser Vektor ist senkrecht zur Achse und dann kommt also raus minus zwei minus drei und wir müssen unsere Matrix die wir noch nicht in Einträgen kennenmaldrei minus zwei dieser ist längst der Achse der wirklich Gewitter bleibt wie es drei minus zwei ??jetzt ja auseinandernehmenhier oben stehtum minus zwei rauszukriegenrechne ich zwei A und zwei A plus drei Bum minus drei rauszukriegenrechne ich zwei C plus drei Dund drei minus zwei komm rauswie kriege ich die drei drei Aminus zwei Bwie kriege ich die minus zwei diese minus zweidas ist drei C minus zwei DPunkt zur Feier des Tagesdas mal mitKramerdas ganze zerfällt in zwei Gleichungssystemmit jeweils zwei unbekanntenABAB das zuerst mal Klammer zu machen ist bisschen übertrieben aber zu Wiederholungnämlichzwei R plus drei P ist gleich minus zweiund drei war minus zwei B ist gleich dreiund jetzt kriegen sie mit Kramer direkt AS gleich irgendwas und B ist gleich irgendwas typisches muss eine und genau eine Lösung geben es kann nur eine Spiegelungsmatrixfür diese Grade geben welches eindeutig bestimmt?? Maker das Erwachen aus ?? mit Kramerist ein bisschen übertrieben aberso wiederumimmer hübsch zwei Determinanten durcheinander teilenim Nennersteht die KoeffizientenDeterminante zwei drei drei minus zwei zwei drei drei minus zweiB genauso zwei drei drei minus zweiin Zähler ersetzen sie für die erst Unbekanntedie erste Spalte durch die in Homogenitätoben steht minus zwei drei der ersten Spalte minus zwei drei und steht wie Minusfall drei in der zweiten Spalteder Determinante oben die andere Spalte nehmen sie aus der Koeffizientenmatrixdrei minus zwei und vier haben wir zweidreiMänner steht zweimal minus zwei minus vier minus drei mal drei minus dreizehnKB natürlich dasselbe?? jedoch dieselbe Determinanteim Zähler bei Adipositasschildern minus zwei ?? Einzeller bei A minus zwei ?? zwei sind vier vier minusneunminus fünfO und den Zähler bei B steht zweimal dreizehn sechs minusminus zwei mal drei sechs minus minus sechssindzwölf?? bekomme ich bei A auf fünf dreizehntelund klein B kommt auf minus zwölf dreizehntelKomma sogar noch die beiden anderen an C und D ein weiteres GleichungssystemInger ?? GleichungssystemzweiC plus drei D ist gleich minus dreiGeschosse oberen undunteren ?? kriege ich bereits siezweizweiKommaLeerzeichen siesieimmer zwei Determinantendurcheinandermuss mal sagen wo das herkommtder zweite dem ?? durcheinander teilen die Koeffizienten Determinante steht im Nenner A zweidrei drei minus zwei die Koeffizientenbei dieselbe zwei drei drei minus zweiausrechnenausrechnen zweimal minus dreißig minusvierminus drei mal drei minus vier minus neunzehn minus dreizehn??wie ebenim Zähler tauschen sie für C die erste Spalte aus durch minus drei minus zwei drei minus zwei die zweite Spalte lassen sie stehen wenn sie größer sein System haben Sie alle weiteren Spalten stehen ?? immer nur eine Spalte ausdann habe da minus drei mal minus zwei sind sechsminusminus zweimal drei und sechsminus minus zwei mal drei Ziffer sechsten zwölf Jahrhunderte minus zwölf dreizehntelfür die ?? wird sich die zweiteSpalte meiner Koeffizienten Determinante durch minus drei minus zweizweilinks stehen zwei drei und dann habe ich da zweimal minus zwanzig minusvierminus drei mal minus drei minus vier plus neunfünfbin dabei minusdreizehnich sollte als Einschub jetzt noch mal sagen wie das mit Kramer den hinhaut warum kann ich einfach zwei Determinanten durcheinander teilenund kriege meine Unbekannterauskleiner Einschub?? umfunktioniert Kramer dass sie das bitte nicht einfach nur als Rezept nehmen sondern Idee haben warum plötzlich so was funktioniertund ich hoffe das die am Beispiel in den sie sowas haben ein zwei dreifünf null siebendreiachtzwei keine Ahnungkonnte ich sieben dreizehnzweiundvierzigraus kann ich so ein ?? System lösen will dann heißt das im Endeffekt das ich folgendes gelöst habe das nämlich X mal die erste Spalteeins fünf drei plus Ymal die zweite Spalte zwei null acht plus Z mal die dritte Spaltedrei sieben zweiist gleich sieben dreizehn zweiundvierzigist das heißt dass ja indes andersrum hinschreibeneinmalig Stuss zweimal besonders dreimal Z ist gleich sieben einmalig ?? zwei hundert Y Klammer zu ist gleich sieben Sie können dieses GleichungssystemKonvektor Beistrichwenn wir so hinschreibenjetzt was man so bisschen mit der Determinanterumer sich noch jemandöstliches mit der Determinante rum um auf diese Cramersche Regel zukommt ?? das X gleich Determinante durch Determinante ?? YDeterminante durch Determinante istTestefür eine Spalte um ?? die erste Spalte besitzen je eine Spalte mal hier sieben tausend und vierzig ein Ersetzen das gucken was passiertwenn man Gleichungssystemgelöst ist müsstest du ?? übrigens auch nicht für den Fall aber ich möchte es gar nicht so weit treiben als Randbemerkung?? folgendes ich ?? verfolgte Determinante aus die Determinante siebendreizehnzweiundvierzigzwei null achtdrei sieben zwei nehme die zweite Spalte ich in die dritte Spalte und ich nehme die in Homogenitätmache man ein mathematisches Experimentzwei Ziffer dritte Spalte die erste Spalte ersetze ich durch die InhomogenitätenPunkt was passiert jetzt kommt mein lineares Gleichungssystemhier in dieser Form ?? ich kann die Inhomogenitätenschreibenals X Faches von eins fünf drei ?? ?? und so weiterdass sie diesem bisschen eklig aus Punkt es geht also in die erste Spalte schreibe ich jetzt ein nicht sieben deutsches Wand wird zusammen sechs mal einsfünf dreiplus Ymal zwei null acht groß Z zwei drei sieben zwei unterschreibt alles in die erste Spalte rein kommt die zweite Spalte zweinull acht und es kommt die dritte Spaltedrei sieben zweibisher sichtlich passiert ?? möchte wissen wie groß diese Determinante ist auch mal testweisewas könnte da passieren mathematischgesetzlich für dieerste Spalteein dass man Gleichungssystem gelöst sein soll ich Gesetz als diejenigen Homogenitätdurch die Linearkombinationder einzelnen Spaltenist eines Regimes passiert ?? jetzt kommen die Rechenregeln für Determinanten was können Sie hier jetzt mit den Rechenregeln für Determinanten veranstaltensie können also ohne den Wert der Determinante zu ändern ein Vielfaches einer Spalte auf eine andere addieren konnten sie wolle zwanzigfacheder letzten Spalte auf die zweitbei der Tier ?? dreht sich sehr hilfreichkönnten auch das minus Z fache der letzten Spalte auf die erste Spalte addierenin den letzte Spalte mal minus Zund addieren die auf die erste Spalte die Determinante?? das überhaupt nicht der Zahlenwerteherauskommt vergleichtaberminus etwa ?? letzte Spalte hierauf addiert ist dieser Teil wegin der ersten Spalte ohne dass sich die Determinante geändert hätte?? der zweiten Spalte genauso sind in das minus Y facheMartins Yvon der zweiten Spalteallerdings auf die erste Spalte die Determinante ändert sich nicht ?? abersie sind intern losgewordenin derersten Spalteverschaffen Komma wenn jetzt die Tage der Zahlenwerteaus dem Land rauskommt ist X mal den Vektor eins fünf drei und es war die zweite Spalte stehen zwei null acht drei sieben zweijetzt kommt die nächste Rechenwegefür Determinantenmuss man sie nunVielfachesaus der ersten Spalte des x-fache können Sie aus der ersten Partitionihr stetes ist es x-facheder DeterminanteMessespalteeins fünf drei zwei Spalte zwei null achtdrei sieben zweiDachstock die Cramer-Regel er hier steht die Koeffizienten Determinantewenn sie die erste Spalte ersetzen durch die rechte Seite ihres Gleichungssystemsund dann ganz simpel in Anführungszeichendie Rechenregeln für Determinanten anwenden Fen stellen Sie fest was dabei rauskriegen ist das x-fache der Koeffizienten Determinanteein zwoter Satz vertreibt schon sieben und zweiter fünften siebenunterteilt sie nur noch durch die Koeffizienten dem hundert und ?? Express ist die Cramer-RegelLeerzeichen ?? gemacht hätten wenn sie hübsch und so weiter und so weiter ich kann groß da man sich das überlegenda kommt die Kamera hierher das es einfach nur eine Anwendung von den Rechenregeln für Determinanten historisch was alles genau umgekehrt aber nach ?? ins Zimmer leichter zu verstehenwenn sie wissen ?? Determinantengeometrischbedeutenkommt sie rückwärts sehr schnell zu dieser Cramer-Regelwie kann ich X bestimmenich ersetze die ersteSpaltemeiner Koeffizientendurch die Mobilitätschreibe die den Landstrichen drum und anteilig durch die Koeffizienten Determinanterichtig Krause SchrägstrichStraußdas aber sei normal weiter Determinanten vorkommen machen das bitte nur für drei mal drei Firma vier fünf mal fünf oder so aber nicht für hundert mal hundert oder eine Million mal eine Million das wirklich funktionierenKomma die Determinantennichtin vernünftiger Zeit und schon gar nicht in vernünftiger Genauigkeit ausrechnen kann?? auch noch einen ein Warnhinweis hier wenn ich es ?? X auflöse was ganz schief gehenX auflösen willDoreen Ex auflösen möchte ich durch null teilen darf ich nicht durch null teilen wenn die KoeffizientenDeterminante gleich null ist habe ich ein Problemich weiß es sicher die gleichen ist es unmoralisch dass sie gleich null ist auf ist nicht leicht wird auf jeden Fall wenn diese Koeffizienten dem Leute gleich null ist dies an dieser Stelle nicht gut weiter wandern steht irgendeine Satz gleich sechs mal nullschließlich nach X aufgelöstwenn sie Glück haben untersteht null ?? ist gleich X mal null danken sie fix nehmen was sie wollen?? dreiundzwanzigist gleich X man null müssen sie sich gar nicht lösbarman schöne Formen schreiben ?? verlangt man die Kurven sind mit dem Inhalt ist nicht nur ?? kann ich dadurch Teil und Krise das was da steht ?? das ist die übliche Cramer-Regeldass man sagt ich habe ein Zeichensystemmit zu vielen Gleichungen die unbekanntenOscars schon gar nicht mit der Determinante funktionierenund die Koeffizienten mit dem ?? ist nicht nur ?? ich die Lösung sofort so hinschreiben und für zwei mal zwei dreimal dreirelativ zügig ausrechnen?? ansonsten sollte man sich weiterhin an das Verfahren suchendas war Komma zu Kramerdas ist einfach nur der Anwendung von den Determinantenwenn sie wissen was Determinantenmachen sich das relativ zügig überlegen?? zurück zu unserer Matrix der jetzt Ent herausgekommenistKomma weiter gucken A B C Dsoll jetzt alsofünfminus zwölfminus zwölfminus fünf dreizehnte allesmeine Matrix A B C D die ist jetzt also ein dreizehntefünf minus zwölftenszwölftensfünfzehnkönnet jetzt noch überzeugen dass diese Matrix auch wirklich das tut was sie tun soll die WARTET ist ja das ist eine Spiegelungsmatrixan der vorgegebenenAchselässt ?? das ehrlich mal nachrechnen die Determinantedavoneben ?? Monstersam gründlich überlegtwas die Determinante davon ist rechts immer gerade du Determinante nachwenn sie mal diese Matrixmal sich selbst also hoch zweizwei Sachen zum ausreichenes passiert das wovor ich schon vor zwei Wochen gewarnt habe wenn sie die Determinantevon zum Beispiel der doppelten Einheitsmatrixbilden den zweifachen ?? eines Matrix bildenfertigen sie hieraus kriegen sie schnell ausgerechnetzwei mal zwei minus Nummer null es ist vieles nichts weil es ist vier Faktor zwei in der Länge Faktor zwei in der Breite ihre Fläche geht mal vier wenn sie jede Determinante bildete sich ein dreizehntemal die Determinante von der schönen satten Matrix sondern durch dreizehn ins Quadrataus erst spaltet sie den Faktor dreizehn zu raus und aus der zweiten Spalte diese noch einen Faktor dreizehn aus Vorsicht Stelle an Einzelstreits ins Quadrat mal die Determinantefünf minus zwölfminus fünfoder wenn sie ganz schlicht rechnen fünf dreizehnteMai minus fünf dreizehntelminusminus zwölf dreizehntel mal minus fünf dreizehntel ?? auch war die dreizehnte Doppeltransfersummedenkt als ich dreizehn ins Quadratetwa minus fünfzig minus fünfundzwanzigminusminus vergangenen zwölf tausend und zwanzig minus hundert vierundvierzigund dann steht da minus hundert neunundsechzigdurch hundert neunundsechzig minus eins kommt raus das wusste schon das minus eins aus Komma aber sie sehen diverse Zahlen werden die selbst manchmal so geradeauch wenn die Determinante minus eins istdas Quadrat dieser Matrix Vorsichtwie beim hoch minus eins die inverse Matrix bei den diversen Matrix nimmt auch nicht überall die Kehrwerte für jeden Eintrag sondern sie konstruieren eine Matrix die eigentliche Matrixumkehrtbeim Quadrat ist gemeint die Matrix mit sich selbst zu modifizierennicht jeden für sich jeden Eintrag für sich zu verkriechen sondern diese Matrix mit sich selbst zu modifizierensie wenn die Matrix zweimal andas ist das Quadrat übrigens wenn sie dann mit hoch minus eins Multiplizierenist dann dieses Quadrat zu hoch eins geworden man kann die Potenzen dann addieren übertragendie Matrix mal sich selbst jeweils steht ein dreizehntel davor soll jetzt auch wieder ein Einzel dreizehn Quadratund jetzt Ganzzahl ich fünf minus zwölfminus zwölfminusfünfdas MatrizenproduktBeistrich dreizehn QuadratOOerste Zeile mal erste Spalte fünf mal fünfminus zwölf mal minus zwölffünfundzwanzigplus hundert vierundvierzighundert neunundsechzigdie erste Spaltezweite Zeile zweite Zeile erste Spalte minus zwölf mal fünf ?? plus minus fünf bei minus zwölf ?? gibt sich wegerste Zeile zweite Spalte erste Zeile zweite Spalte fünfmal minus zwölf plusminus zwölf mal minus fünf Team sich weg der Umstieg ?? zweite Zeile zweite Spalte zweite Zeile zweite Spalte minus zwölf mal minus zwölf sind hundert vierundvierzigplus minus fünf minus fünfund zwanzig zusammen hundert neunundsechzigund neunundsechzig durch neunundsechzigeins neunundsechzigzwischen hundert eins S kommt die Einheitsmatrix raus mussten wir auch diese Matrix ist ihre eigene inverse Matrixwenn sie die inverse Matrix von dieser Matrix sie ein dreizehntezwölften zwölftens fünf bilden stellen sie fest inverse Matrix davon ist die Matrix selbst gekündigt Matrixquartierenund trinke EinheitsmatrixHausbezahlt ?? deshalb einzelnWartesaal eins ist die Zahl eins und mit der Zahl minus eins in das Quadrat des ?? minus eins ist die Zahl eins sonst nicht aber ?? sind sie bei den Matrizenuns jetztSpiegelungenähm im zweimal zwei Spiegelungen an einer geraden die ganze Quadrieren und ging auch wieder sozusagen eins raus die Einheitsmatrixrausdas mal so als Wiederholung quer durch den Gartenzu unserer linearen Algebra