0 Daumen
855 Aufrufe

20180527_151429.pngKomme bei dieser Aufgabe leider überhaupt nicht weiter, könnte mir eventuell jemand helfen? Wäre euch sehr verbunden!

Avatar von

1 Antwort

0 Daumen

  Reizend anbetungswürdige Jessica; ich weiß jetzt nicht, ob dich meine Antwort befriedigen wird.  In Wiki fand ich unter dem Schlagwort Jordanform den aller wichtigsten Begriff ===>  Elementarteiler ( ET ) mit keinem Wort erwähnt.

   While satt isse hopping point, around which itself everysing turns; oder bittu etwa kein " Runaway " ?

   Fangen wir an mit der Säkulardeterminante  (  SD  )



                        |      1 - x             0                 0              0      |

                        |       1/2       - ( x + 1 )           0            - 2       |

  p_A  ( x )  =   |        0                1          - ( x + 1 )        1       |

                        |   -  1/2               0                0            1 - x    |


         (  1a  )


   ( Die Gleichungsnummer ging leider nicht mehr auf die Zeile )

    Hier bietet sich doch Entwicklung nach der ersten Zeile geradezu an:


     p_A  (  x  )  =  -  (  x  -  1  )  det_3        (  1b  )


    wobei  det_3  die  3  X  3   Unterdeterminante  symbolisieren soll.  Wir haben also schon einen Eigenwert  E1  =  1  abgetrennt, den wir im Folgenden nicht mehr berücksichtigen wollen.



                        |       - ( x + 1 )            0             - 2       |

  p_3  ( x )  =    |             1            - ( x + 1 )         1       |   ( 1b )

                        |             0                   0             1 - x    |


   Und jetzt ist Entwickeln nach der 3 . Zeile angesagt;  abermals  ziehen wir einen Eigenwert E2  =  1 heraus:


   p_A  (  x  )  =  (  x  -  1  )  ²  p_2  (  x  )     (  1c  )



                         |      - ( x + 1 )            0             |      

  p_2  ( x )  =    |            1            - ( x + 1 )        |       (  1d  )


       =  (  x  +  1  )  ²      (  1e  )

   p_A  (  x  )  =  (  x  +  1  )  ²  (  x  -  1  )  ²        (  2  ) 


    Weil es gibt ja  " drei Ritterlieder "  ===>  Fredl Fesl  und zwei SF-Filme.    Der eine heißt  "  Matrix  "  und der andere  "  ET  "  -  ausgerechnet ...

  Als wenn die große Masse  wüsste, was eine Matrix und was ihre ET sind -  wo doch das Wissensgebiet der ET  so kompliziert ist,  dass nicht mal die Studenten es verstehen ...

   Zu diesem Mistverständnis fällt mir nur jene Arie  aus den "  Pilgern von  Mekka  "  von Gluck ein

    "  Unser dummer Pöbel meint "

   zu der Mozart sehr bekannte Variationen geschrieben hat - könntest du mir vielleicht den Text besorgen?

   Weil der Kerngedanke ist,    "  ET  "  sei wie gesagt ein  Alien ( claro; weil es keiner schnallt )   Und eine Matrix sei ein Werkzeug, mit welch selbigem die Wissenden die Dummen manipulieren.

    Psychologisch übrigens hoch intreessant;  die Begeisterung für die Computerologie rührt angeblich daher, dass sich der Rechner  sklavisch unterordne und sämtliche Befehle bedingungslos ausführe. Und da in den modernen Sprachen Matrizen eine heraus ragende Rolle spielen, glaubt der " dumme Pöbel "  , Matrizen seien ein Werkzeug, um Herrschaftswissen auszuüben ...

    Du musst jetzt die wichtigsten Erkenntnisse der ET  Teorie aktivieren;  die ET  Zerlegung ist stets direkt (  im  Gegensatz zu den Eigenvektoren, die ja bekanntlich nicht immer eine Basis bilden. )


           |R  ^  4  =  V_(-1)  +  V1        (  3  )


    Das findest du übrigens alles im Kowalsky oder Greub. Und aus der Literatur kannte ich  bis Eben für diese V_i  den Ausdruck  "  Komponentenräume  "  Weil  Wiki  nennt sie Haupträume.

     Macht Internet dumm?

    Nicht nur ihr könnt Deutsch mit eurem ewigen "  Hochpunkt "  statt Maximum; ich kann es auch.

    Es heißt also Haupt-und nicht Komponentenraum.

   Heißen Hauptideal und Hauptraum nur deshalb so, weil sie besonders wichtig sind?

    Oder sind sie nach ===>  Otto Haupt benannt, dessen Algebraskript ich dir übrigens wärmstens empfehle.

   Die Dimension eines Hauptraumes ist immer gleich dem Entartungsgrad des zugehörigen Eigenwerts;  in beiden Fällen also  2  .  ( Diese Regel stellt sicher, dass die direkte Zerlegung immer aufgeht. )

   Nehmen wir uns mal den Eigenwert E1 = ( - 1 ) her; noch wissen wir nicht, ob der adjungierte  ET  linear oder quadratisch ist

   ( Das Minimalpolynom teilt die SD;  jede Matrix löst ihre eigene SD. )    Machen wir uns mal schlau, ob es zwei oder nur einen Eigenvektor gibt.

  Anmerkung; meine Gleichungsnummern ( a-d ) entsprechen Zeile 1-4 der Matrix  A ;   oft erhält man sachdienliche Infos, wenn man sich nicht stur an die vorgegebene Reihenfolge hält.


       x1  =   -  x1  ===>  x1  =  0       (  4a  )


   Das Ergebnis ( 4a )  können wir mit Gewinn in ( 4d ) ausschlachten:


         x4  =  -  x4  ===>  x4  =  0        (  4d  )

      x2  -  x3  =  -  x3  ===>  x2  =  0      (  4c  )


   Wenn wir in dieser Reihenfolge vorgehen, liefert uns ( 4b ) keine neue Aussage mehr:


        0  =  -  x2      (  4b  )


    Über x3 haben wir keine Aussage;  der Rang unseres  LGS  ist Eins; den gefundenen Eigenvektor will ich mal v1 nennen:


      v1  =  (  0  |  0  |  1  |  0  )        (  5  )


   Die Spalten deiner Matrix sind immer die Bilder der kanonischen einheitsvektoren; vergleiche mal unser Ergebnis mit Spalte 3  der vorgegebenen Matrix  A  .

    Dieser Onkel Jordan war mal angestellt bei Radio Eriwan;  du musst jetzt nämlich verstehen, was der  "  im Prinzip  "  von dir will.  wiki hatte ich nämlich nur verstanden, weil ich  - wie schon oft während des Studiums - seine Sprache rückübersetzt hatte in das, was ich schon kenne.

   Gehen wir mal aus von der Matrix


    A_1  :=  A  -  E1  *  1|  =  A  +  1|        (  6  )


         A_1  ist  ===>  nilpotent  auf  V_(-1)  ,   es gilt  A_1  ²  =  0 .

        Ferner gilt die bekannte Beziehung


     Rang  (  A_1  )  +  dim  Kern  (  A_1  )  =  2      (  7  )


   Mal sehen, ob du es wirklich verstanden hast.

  Was ist Kern ( A_1 )  ?  Nichts anderes als der Eigenvektor zum  Eigenwert E1 , den wir oben in ( 5 )  v1 genannt hatten  ===>  dim Kern ( A_1 )  =  1 .

   Und was ist Bild ( A_1 )  ?  Auch wieder v1  . Denn sonst wäre ja unverständlich, wieso  A_1  ²  den Hauptraum  V_(-1)  platt macht - so weit klar?

    Den zweiten Basisvektor v2  von V_(-1) sollst du nun so bestimmen, dass


      A_1  v2  =  v1       (  8a  )


     Notieren wir zunächst die Matrix  A_1

  (  Er mault mich an, ich habe max Zeichen;  aber ich mache fertig.  Aktion  ===>  Emil

   " Es intressiert mich persönlich. "

Avatar von 5,5 k

  Fortsetzung .




                           2              0            0            0       
                        1/2              0            0          - 2    (  2.1  )
    A_1  =           0               1             0            1

                      - 1/2              0            0            2
                            

                   

     Jetzt löse  (  1.5;8a  )   Wir gehen analog vor


      2  v_x  =  0  ===>  v_x  =  0          (  2.2a  )

      2  v_u  =  0  ===>  v_u  =  0          (  2.2d  )

          v_y  =  1       (  2.2c  )

     0  =  0     (  2.2b  )


   Übrigens; fällt dir auf,  dass  ( 2.2a-d )   iNdentische Koeffizientenmatrix hat wie  oben  ( 1.4a-d )  ;  warum? Nur der Vektor der rechten Seite hat gewechselt;   wie du ja weißt, bleibt das ohne jeden einfluss aud die Lösungsstrategie.  Du hast also


      v2  =  (  0  |  1  |  0  |  0  )           (  2.3  )


   Effektiv wird also in ( 2.3 ) behauptet, das Bild  des 2. kanonischen Vektors unter A_1 sei  dert dritte; stimmt das?

    Jetzt nehmen wir uns noch den Raum  V1 vor:


      -  1/2  x1  +  x4  =  x4  ===>  x1  =  0      (  2.4d  )

      -  x2  -  2  x4  =  x2  ===>  x2  +  x4  =  0     (  2.4b  )

   x2 + x4 - x3 =  -  x3  =  x3  ===>  x3  =  0     (  2.4c  )

         0  =  0   (  2.4a  )


     Eigenvektor  w1


     w1  =  (  0  |  1  |  0  |  -  1  )        (  2.5  )


    Und jetzt entsprechend w2


   1/2  w_x - 2 w_y             -  2 w_u  =  1       (  2.6b  )

                      w_y - 2 w_z +    w_u = 0     (  2.6c  )

- 1/2 w_x  =  (  -  1  )  ===>  w_x  =  2     (  2.6d  )


     Ich gebe zu; ich habe bei Wolfram gespickt.  Uns fällt auf,  dass ( 2.5 ) die homogene Lösung von  ( 2.6b-d ) ist; und die wird direkt zitiert


    w_hom  =  w_y  -  w_u  =  0       (  2.7  )


   Und wenn  (  2.7  )  nicht verschwindet, ist das ein Widerspruch, weil weil

   " allgemeine Lösung = Sonderlösung  +  Kern  "


     Jetzt lauten   (  2.6bc  )


   1/2  w_x  -  2  w_hom  =  1      (  2;8a  )   (   ok  )

    w_hom  -  2  w_z  =  0  ===>  w_z  =  0      (  2.8b  )


   Und damit finden wir für  w2


      w2  =  (  2  |  0  |  0  |  0  )   (  2.9  )   ;  Probe  !! 

Ein anderes Problem?

Stell deine Frage

Willkommen bei der Mathelounge! Stell deine Frage einfach und kostenlos

x
Made by a lovely community