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Hallo ich bräuchte Hilfe bei folgender Aufgabe

Aufgabe: Gegeben ist das Gleichungssystem

3x1+4x2+0x3+0x4+1x5=12

2x1+5x2+0x3+1x4+0x5=-6

Es soll mit dem Gaußverfahren gelöst werden.


Problem/Ansatz:

Ich komme leider nicht wirklich voran, bzw. finde ich keinen richtigen Ansatz.

Danke im Voraus!

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Wieder so ein Verwirrspielchen.

Was denken sich die Steller solcher Aufgaben?

Notenbremse? Konzentratiosnübung?

Den Faktor 0 lese ich zum ersten Mal.

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Beste Antwort

Aloha :)

Ziel des Gauß-Verfahrens ist es, so viele Spalten wie möglich zu erzeugen, die aus lauter Nullen mit genau einer Eins bestehen.$$\begin{array}{rrrrr|r}x_1 & x_2 & x_3 & x_4 & x_5 & =\\\hline3 & 4 & 0 & 0 & \pink1 & 12\\2 & 5 & 0 & \pink1 & 0 & -6\end{array}$$

Bei zwei Gleichungen sind nicht mehr als zwei solcher Spalten möglich und die liegen bereits vor. Mit anderen Worten, hier ist nichts mehr zu tun.

Du kannst die Lösung dierekt ablesen, indem du die beiden Gleichungen nach den Variablen mit den pinken Einsen umstellst:$$x_5=12-3x_1-4x_2\quad;\quad x_4=-6-2x_1-5x_2$$und damit einfach alle möglichen Lösungsvektoren angibst:$$\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\\x_4\\x_5\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x_1\\x_2\\x_3\\-6-2x_1-5x_2\\12-3x_1-4x_2\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}0\\0\\0\\-6\\12\end{pmatrix}+x_1\begin{pmatrix}1\\0\\0\\-2\\-3\end{pmatrix}+x_2\begin{pmatrix}0\\1\\0\\-5\\-4\end{pmatrix}+x_3\begin{pmatrix}0\\0\\1\\0\\0\end{pmatrix}$$

Die Lösung ist also ein 3-dimensionaler Untervektorraum mit den 3 Richtungsvektoren als eine mögliche Basis. Den Ankerpunkt \((0|0|0|-6|12)\) kannst du auch durch den Nullvekor ersetzen, denn der Nullvektor liegt ebenfalls in dem Untervektorraum (wähle \(x_1=12\), \(x_2=-6\) und \(x_3=0\)).

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Kommtutativgesetz anwenden:

        \(\begin{aligned} 1x_{5}+0x_{4}+3x_{1}+4x_{2}+0x_{3} & =12\\ 0x_{5}+1x_{4}+2x_{1}+5x_{2}+0x_{3} & =-6 \end{aligned}\)

Dann ist das LGS in reduzierter Zeilenstufenform.

Parameter für die Variablen festlegen, bei denen keine neue Stufe anfängt. Parameter einsetzen und Gleichungen lösen.

        \(\begin{aligned} x_{1} & =p\\ x_{2} & =q\\ x_{3} & =r\\ x_{4} & =-6-2p-5q\\ x_{5} & =12-3p-4q \end{aligned}\)

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