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Aufgabe: Gegeben Sie für folgenden K-Vektorraum eine Basis an:

a) W= {(x1,x2,x3,x4)∈ ℝ mit x1+3x2+2x4=0 und 2x1+x2+3x3=0} über K=ℝ


Problem/Ansatz:

Ich würde gerne verstehen, wie ich vorgehen muss.

Ich habe mir das so gedacht: 1. Ich finde Vektoren, welche diese Gleichung lösen können. 2. Ich schaue, ob sie linear unabhängig sind. 2. Ich schaue, ob sie ein Erzeugendensystem bilden.

Dann kommt aber die Frage auf, wie viele Vektoren ich finden muss.

Könnt Ihr mir bitte zeigen, wie Ihr bei solchen Aufgaben vorgeht?

Mir ist die Lösung hier nicht so wichtig. Ich will nur wissen, was ich machen muss, damit ich solche Aufgaben in Zukunft lösen kann.

Ich bin für jede Hilfe dankbar :)

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Hallo :-)

Am einfachsten ist es sich direkt einen Vektor der Form $$\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\\x_4 \end{pmatrix}\in \R^4$$ herzunehmen.

Jetzt schaust du dir die Bedingungen von der Menge \(W\) an, also:

\(x_1+3x_2+2x_4=0\) und \(2x_1+x_2+3x_3=0\).

Diese kannst du auch zu diesen Ausdrücken umstellen:

\(x_4=-\frac{1}{2}\cdot (x_1+3x_2)\) und \(x_3=-\frac{1}{3}\cdot (2x_1+x_2)\).

Das setzt du jetzt einfachmal in den obigen Vektor ein und du bekommst:

$$\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\\x_4 \end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\-\frac{1}{3}\cdot (2x_1+x_2) \\ -\frac{1}{2}\cdot (x_1+3x_2) \end{pmatrix}$$

Jetzt musst du nur noch diesen Vektor ,,auseinander ziehen":

$$\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\-\frac{1}{3}\cdot (2x_1+x_2) \\ -\frac{1}{2}\cdot (x_1+3x_2) \end{pmatrix}=x_1\cdot \begin{pmatrix}1\\0\\-\frac{2}{3}\\-\frac{1}{2} \end{pmatrix}+x_2\cdot \begin{pmatrix}0\\1\\-\frac{1}{3}\\-\frac{3}{2} \end{pmatrix} $$

Und weil mir hier die Brüche nicht gefallen, skalliere ich diese Vektoren einfach mit \(6\):

$$x_1\cdot \begin{pmatrix}1\\0\\-\frac{2}{3}\\-\frac{1}{2} \end{pmatrix}+x_2\cdot \begin{pmatrix}0\\1\\-\frac{1}{3}\\-\frac{3}{2} \end{pmatrix}=6\cdot \alpha\cdot \begin{pmatrix}1\\0\\-\frac{2}{3}\\-\frac{1}{2} \end{pmatrix}+6\cdot \beta\cdot \begin{pmatrix}0\\1\\-\frac{1}{3}\\-\frac{3}{2} \end{pmatrix}=\alpha\cdot \begin{pmatrix}1\\0\\-4\\-3 \end{pmatrix}+\beta\cdot \begin{pmatrix}0\\1\\-2\\-9 \end{pmatrix} $$

Dass diese ein Erzeugendensystem bilden kannst du allein aus der obigen Rechnung sehen, sodass du im Grunde nur noch deren lineare Unabhängigkeit zeigen musst.

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Vielen Dank für die tolle Erläuterung :)

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