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Aufgabe:

Sei \( A=\left(a_{i j}\right)_{i j} \in \operatorname{Mat}_{n, n}(\mathbb{R}) \) derart, dass \( a_{11}=a_{22}=\ldots=a_{n n}=1 \) und \( \sum \limits_{\substack{j=1 \\ j \neq i}}^{n}\left|a_{i j}\right|<1 \quad \) für alle \( 1 \leq i \leq n \).
Zeigen Sie, dass \( A \) den Rang \( n \) hat.


Problem/Ansatz:

Ich glaube der einfachste Weg ist es mit elementaren Zeilenoperationen zu lösen, sodass ich diese Matrix in die Einheitsmatrix überführen kann. Ich habe über diverse Wege nachgedacht, bin aber leider nicht weitergekommen.


Ich bin für jede Hilfe dankbar!

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Das ist eine Folge des Kreissatzes von Gerschgorin.

Hier (siehe Abschnitt "Beweis des Satzes") findest du einen einfachen Beweis dieser Aussage.

Was habt ihr seither an Theorie in der Vorlesung entwickelt? Kennst du z.B. Gerschgorin-Kreise?

Nein Gerschgorin-Kreise hatten wir leider noch nicht :(

1 Antwort

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Mit Hilfe des oben in meinem Kommentar verlinkten Satzes von Gerschgorin argumentierst du dann so:

Alle Eigenwerte der Matrix A sind von den Hauptdiagonalelementen \(a_{ii} = 1\) weniger als 1 entfernt.

Damit sind alle Eigenwerte von A verschieden von Null.

Daher ist A invertierbar und hat somit vollen Rang.

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