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Aufgabe:

Betrachten Sie, die Menge der Polynome vom Grad < 5 mit Koeffizienten aus
dem Körper K. Zeigen Sie das diese Menge mit der Addition und Multiplikation
einen Vektorraum bildet. Geben Sie eine Basis an.

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1 Antwort

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Versuche zuerst einmal, dir den Vektorraum vorzustellen. Jeder Grad stellt eine Dimension dar, da wir von Polynomen vom Grad <5 sprechen, haben wir also vier Dimensionen. Insofern lässt sich unser Vektorraum folgendermaßen darstellen.

$$V=\sum_{i=0}^4 p_i \cdot x^{i},\quad p_i \in K$$

Damit dies ein Vektorraum ist, muss gelten:

V zusammen mit der Addition bildet einen abelschen Körper, dies ist jedoch klar, da wir nur von reellen Zahlen sprechen und die Gruppeneigenschaften für alle Polynomen gelten.

V erfüllt die Regeln der (skalaren) Multiplikation: Hierbei gilt:

$$(\lambda_1 + \lambda_2) \cdot V = \lambda_1\cdot V + \lambda_2 \cdot V$$ (klar, da wir Polynomen vervielfachen können)

$$\lambda\cdot (V_1 + V_2) = \lambda \cdot V_1 + \lambda\cdot V_2$$ (klar, weil man zu Polynomen das Vielfache eines anderes Polynoms addieren kann)

$$\lambda_1\cdot(\lambda_2\cdot V) = (\lambda_1 \lambda_2)\cdot V$$ (klar, weil ein abelscher Körper vorliegt, in dem das Assoziativgesetz gilt)

$$1\cdot V = V$$ (klar, dies lässt Sicht durch den Körper K erklären, wir rechnen ja nicht in Z_n oder Q)


Die Basis ist ganz einfach darzustellen, stelle dir jede Potenz als Dimension vor: Dann gilt:

$$ v_1 = \begin{pmatrix}a\cdot x\\b\cdot x^2\\c\cdot x^3\\d\cdot x^4\end{pmatrix},\quad a,b,c,d \in \mathbb{R}$$

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Deine Basis ist falsch, und den Rest solltest Du auch nochmal überdenken.

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