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Aufgabe:

Seien V und W Vektorräume über einem Körper K. Seien außerdem B = (v1, . . . , vn) eine geordnete Basis von V

und ϕ ∈ L(V, W) ein Isomorphismus.

Beweisen Sie:

Dann ist C := (ϕ(v1), . . . , ϕ(vn)) eine geordnete Basis von W.


Problem/Ansatz:

Ich komme hier nicht weiter hilfe bitte

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Kann es sein das du an der TU Braunschweig studierst und die ganze Zeit nach den Hausaufgaben im Modul lineare Algebra fragst?

hahaha du also auch?? XD

ja ich auch haha

1 Antwort

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Beste Antwort

Die Tatsache, dass \(C\) geordnet ist, folgt direkt aus der Definition.


Der schwierigere Teil der Aufgabe besteht also darin, zu zeigen, dass \(C\) auch wirklich eine Basis ist, also:

a) lineare Unabhängigkeit von \( \Phi(v_1),\ldots, \Phi(v_n) \).

b) \(C\) ist ein Erzeugendensystem.


Für a) verwendet man am Besten einfach die Definition, zeigt also, dass \(\lambda_1 \Phi(v_1)+\ldots+\lambda_n\Phi(v_n)=0\) mit \(\lambda_1,\ldots,\lambda_n\in K\) impliziert, dass \(\lambda_1=\ldots=\lambda_n=0\) gilt. Tipp: Verwende die Homomorphismus-Eigenschaften und von \(\Phi\).

Für b) bietet es sich an, einen beliebigen Vektor \(w\in W\) zu wählen und zu zeigen, dass dieser als Linearkombination von \(\Phi(v_1),\ldots,\Phi(v_n)\) dargestellt werden kann. Hier fließen diese drei Voraussetzungen ein: \(B\) ist eine Basis, \(\Phi\) bijektiv, also insbesondere surjektiv und ein Homomorphismus.

Erst einmal nur so viel, damit hier nicht direkt die ganze Lösung steht und noch ein wenig weiter nachgedacht werden kann :)

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Vielen vielen Dank für die aufwendige Antwort.


Ich habe noch Probleme damit , wie ich das schreiben soll.

Also in welcher Art und Weise.

Wie startet man mit der Aufgabe :(((

Als erstes würde ich einen Satz zu der Ordnung schreiben, die ergibt sich ja aus der Ordnung von \(B\), nachdem die Vektoren in \(C\) entsprechend dieser angeordnet werden.

Daraufhin vielleicht so ein paar typische Klauseln für Beweise wie "Wir zeigen nun weiter, dass \(C\) eine Basis ist. Zeige zunächst lineare Unabhängigkeit der enthaltenen Vektoren." Dann einfach die Rechnung die zeigt, dass aus \(\lambda_1 \Phi(v_1)+\ldots+\lambda_n\Phi(v_n)=0\) folgt, dass \(\lambda_1=\ldots=\lambda_n=0\). Davor vielleicht noch ein Satz "Seien \(\lambda_1, \ldots, \lambda_n\)\in K\) beliebig.", sonst ist ja nicht klar, weshalb daraus lineare Unabhängigkeit folgt.

Danach vielleicht "Also sind \(\Phi(v_1),\ldots,\Phi(v_n)\) linear unabhängig. Wir zeigen nun weiter, dass \(C\) ein Erzeugendensystem ist. Sei hierfür \(w\in W\) beliebig."

Und dann eine Linearkombination von \(\Phi(v_1),\ldots,\Phi(v_n)\) bestimmen, die \(w\) ergibt.

Zuletzt abschließend ein Satz wie "Also ist \(C\) ein Erzeugendensystem von \(W\) und mit dem zuvor gezeigten insgesamt eine geordnete Basis von \(W\)."

Das ist jetzt natürlich nur, wie ich es machen würde, man kann es auch ganz anders formulieren, wichtig ist am Ende nur, dass die Logik dahinter stimmt. ;)


Als allgemeiner Typ für solche Aufgaben, der zumindest bei mir auf viele Aufgaben aus der linearen Algebra zugetroffen hat: Die Aufgabe erst einmal in kleinere, leichtere Aufgaben aufteilen und diese dann stringent Schritt für Schritt abarbeiten, wie hier zum Beispiel die Aussage, dass \(C\) eine geordnete Basis ist aufzuteilen in "Ordnung - lineare Unabhängigkeit - Erzeugendensystem" und diese dann nacheinander zeigen.

Das selbe geht zum Beispiel auch bei der Aufgabe "Zeige, dass \(\Phi\) ein Isomorphismus ist". Da zeigt man dann eben erst Additivität, dann Homogenität und zuletzt Bijektivität (natürlich ist jede andere Reihenfolge auch möglich, das war jetzt nur als Beispiel).

Dadurch werden erstmal komplex anmutende Aufgaben meist ein wenig leichter und außerdem gibt's mehr Punkte, wenn dann nur eine einzelne Eigenschaft wie lineare Unabhängigkeit fehlt und der Rest da ist. ;)

Und noch ein zweiter Tipp, der oft hilft: Wirklich überlegen, ob man alle Voraussetzungen verwendet hat. Insbesondere bei solchen Übungsaufgaben ist es zum Beispiel kein Zufall, dass \(\Phi\) nicht nur linear, sondern sogar ein Isomorphismus ist. Wenn man das im Beweis nicht verwendet oder irgendwo hängt, kann das auch oft ein Hinweis darauf sein, dass irgendetwas noch nicht ganz stimmt oder wie es weitergeht.


So, ich hoffe, die Antwort ist nicht zu lange, aber ich dachte, ich gebe vielleicht gleich zwei Tipps mit, die vielleicht bei zukünftigen Aufgaben helfen :)

Wirklich vielen Dank.. =)) Ich denke jetzt kann ich mit solchen Aufgaben mit etwas Übung umgehen. Deine Tipps werde anwenden. Nochmal vielen vielen Dank !!!

Gerne doch :)

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