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Aufgabe:

ich soll rechnerisch überprüfen, ob bestimmte Vektoren in der linearen Hülle E liegen.

Vektoren:

a mit folgenden Werten.:

1

-7

6

b mit folgenden Werten.:
2
4
4

c mit folgenden Werten.:
2
-6
4

gegebene Lineare Hülle E:

L.: mit den Werten

für x.:

2

-8

5

für y.:

-2

2

-3


Problem/Ansatz:

Ich habe Folgendes probiert.:

λ *(x) + λ * (y) = a

λ *(x) + λ * (y) = b

λ *(x) + λ * (y) = c

Das ganze umgeformt, nach meiner Berechnung müssten keine der Vektoren in der linearen Hülle enthalten sein?

Mach ich das mit meiner Methode richtig, oder gibt es einen anderen Weg, um zu überprüfen, ob Vektoren in der linearen Hülle gegeben sind.

Danke schonmal

sG Abdul

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Beste Antwort

Aloha :)

Mir ist bei der Aufgabenstellung nicht ganz klar, was konkret die lineare Hülle ist? Sind es die ersten 3 Vektoren oder die unteren 2?

1. Fall: \(\vec a,\vec b,\vec c\) sollen als Linearkombination von \(\vec x,\vec y\) geschreiben werden.

Deine Idee ist richtig. Du kannst prüfen, ob es Werte \(x\) und \(y\) gibt, sodass:

$$\left(\begin{array}{r}2\\-8\\5\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}-2\\2\\-3\end{array}\right)\cdot y=\left(\begin{array}{r}1\\-7\\6\end{array}\right)\;\text{bzw.}\;\left(\begin{array}{r}2\\4\\4\end{array}\right)\;\text{bzw.}\;\left(\begin{array}{r}2\\-6\\4\end{array}\right)$$In jedem Fall hast du 2 Unbekannte und 3 Gleichungen. Du wählst 2 Gleichungen aus, bestimmst damit \(x\) und \(y\) und prüfst schließlich, ob dann auch die dritte Gleichung erfüllt wird.

Aufgabe 1:$$\left(\begin{array}{r}2\\-8\\5\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}-2\\2\\-3\end{array}\right)\cdot y=\left(\begin{array}{r}1\\-7\\6\end{array}\right)$$Die erste und die zweite Gleichung liefern:$$\begin{array}{r}2x&-2y&=1\\-8x&2y&=-7\end{array}\;\;\Rightarrow\;\;-6x=-6\;\;\Rightarrow\;\;x=1\;;\;y=\frac{1}{2}$$Aber: \(5\cdot1+(-3)\cdot\frac{1}{2}=3,5\ne6\). A liegt also nicht in der linearen Hülle.

Aufgabe 2:$$\left(\begin{array}{r}2\\-8\\5\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}-2\\2\\-3\end{array}\right)\cdot y=\left(\begin{array}{r}2\\4\\4\end{array}\right)$$Die erste und die zweite Gleichung liefern:$$\begin{array}{r}2x&-2y&=2\\-8x&2y&=4\end{array}\;\;\Rightarrow\;\;-6x=6\;\;\Rightarrow\;\;x=-1\;;\;y=-2$$Aber: \(5\cdot(-1)+(-3)\cdot(-2)=1\ne4\). B liegt also nicht in der linearen Hülle.

Aufgabe 3:$$\left(\begin{array}{r}2\\-8\\5\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}-2\\2\\-3\end{array}\right)\cdot y=\left(\begin{array}{r}2\\-6\\4\end{array}\right)$$Die erste und die zweite Gleichung liefern:$$\begin{array}{r}2x&-2y&=\phantom{-}2\\-8x&2y&=-6\end{array}\;\;\Rightarrow\;\;-6x=-4\;\;\Rightarrow\;\;x=\frac{2}{3}\;;\;y=-\frac{1}{3}$$Aber: \(5\cdot\frac{2}{3}+(-3)\cdot(-\frac{1}{3})=\frac{13}{3}\ne4\). C liegt also nicht in der linearen Hülle.


2. Fall: \(\vec x,\vec y\) sollen als Linearkombination von \(\vec a,\vec b,\vec c\) geschreiben werden:

$$\left(\begin{array}{r}1\\-7\\6\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}2\\4\\4\end{array}\right)\cdot y+\left(\begin{array}{r}2\\-6\\4\end{array}\right)\cdot z=\left(\begin{array}{r}2\\-8\\5\end{array}\right)$$$$\Rightarrow\quad x=\frac{1}{4}\quad;\quad y=-\frac{1}{10}\quad;\quad z=\frac{39}{40}\quad\checkmark$$

$$\left(\begin{array}{r}1\\-7\\6\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}2\\4\\4\end{array}\right)\cdot y+\left(\begin{array}{r}2\\-6\\4\end{array}\right)\cdot z=\left(\begin{array}{r}-2\\2\\-3\end{array}\right)$$$$\Rightarrow\quad x=\frac{6}{11}\quad;\quad y=-\frac{5}{11}\quad;\quad z=-\frac{13}{11}\quad\checkmark$$

Avatar von 148 k 🚀

Aloha :),

danke für die ausführliche Antwort. Ich habe andere Werte  genommen, um zu sehen, ob ich es auch wirklich verstanden habe. Nun bekomme ich bei der Auflösung der Gleichung immer eine 0.

Lineare Hülle in diesem Fall mit den Werten für

x.: 3, -9, 6 und y.: -1, 3, -2

Es soll überprüft werden, ob Folgendes in der Linearen Hülle enthalten ist:

a.: 2, -8, 7

b.: 1,5,5

c.: 2, -6 ,4

Probiert habe ich Folgendes,die Gleichung löst sich aber auf 0 aus.:

a) a in der linearen Hülle?
3x – 1y = 2
-9x + 3y = -8
-6x + 2y = -6
-3x + y = -3
y = -3 + 3x


-6x + 2 (-3 + 3x) = -6
-6 = -6
0 = 0
a ist nicht in der linearen Hülle?


b in der linearen Hülle?
3x – 1y = 1
-9x + 3y = 5
-6x + 2y = 6
-3x + y = 3
y =3+3x


-6x + 2 *(3+3x) = 6
-6x + 6 + 6x = 6
0 = 0
b ist nicht in der linearen Hülle?
c in der linearen Hülle?
3x – 1y = 2 
-9x + 3y = -6
-6x + 2y =  -4
-3x + y = -2
y = -2 + 3x


-6x + 2y =  -4
-6x + 2 *(-2 + 3x) = -4
-6x -4 + 6x = -4
0 = 0

Also ist c nicht in der linearen Hülle.


Mach ich da was falsch, oder löst sich die Gleichung bei dir auch auf 0 aus?

Danke schonmal

Keita

Das Prinzip hast du verstanden. Allerdings ist die Wahl deiner Hüllenvektoren etwas unglüclich gelaufen. Betrachte deinen ersten Fall:$$\left(\begin{array}{r}3\\-9\\6\end{array}\right)\cdot x+\left(\begin{array}{r}-1\\3\\-2\end{array}\right)\cdot y=\left(\begin{array}{r}2\\-8\\7\end{array}\right)$$Die ersten beiden Gleichungen liefern:

$$\begin{array}{c}3x&-&1y&=&2\\-9x&+&3y&=&-8\end{array}$$Wenn du die zweite Gleichung durch \(-3\) dividierst, steht links exakt dasselbe wie bei der ersten Gleichung:$$\begin{array}{c}3x&-&1y&=&2\\3x&-&1y&=&\frac{8}{3}\end{array}$$Das Gleichungssystem ist nicht lösbar. Du brauchst also die dritte Gleichung gar nicht mehr zu prüfen, weil du schon kein Paar \((x,y)\) findest, das die ersten beiden Gleichungen erfüllt. Der Vektor liegt also nicht in der linearen Hülle.

Alles klar - bestens danke noch einmal für die Hilfestellung.Mit anderen Werten hat es geklappt!

+1 Daumen

Dein Ansatz stimmt nicht. Du sollst doch nur prüfen, ob sich x und y als Linearkombination über a,b und c darstellen lassen, also ob \( s_1\cdot a +s_2\cdot b + s_3\cdot c= x\) erfüllt ist.

Avatar von 14 k

Danke für die schnelle Antwort - woher weiß ich aber dann, ob zb a in der linearen Hülle E ist oder nicht? Kannst du mir ein Beispiel dafür zeigen?

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