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Kann mir jemand bei Aufgabe 3 bitte helfen

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3 Bestimmen Sie \( k, x_{12}, x_{21} \) und \( x_{33} \) so, dass \( B=k\left(\begin{array}{ccc}7 & x_{12} & 4 \\ x_{21} & 2 & 3 \\ 3 & 3 & x_{33}\end{array} \mid\right. \) die inverse Matrix von \( A=\left(\begin{array}{ccc}1 & 0 & 2 \\ -1 & 2 & 1 \\ 0 & 3 & -2\end{array}\right) \) ist.

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Aloha :)

Damit \(\mathbf A\) und \(\mathbf B\) invers zueinander sind, muss gelten:$$\mathbf A\cdot\mathbf B=\mathbf1$$Wir setzen ein:$$\begin{pmatrix}1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}\cdot \pink k\begin{pmatrix}7 & \pink a & 4\\\pink b & 2 & 3\\3 & 3 & \pink c\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}1 & 0 & 0\\0 & 1 & 0\\0 & 0 & 1\end{pmatrix}$$

Zur Berechnung teilen wir uns diese Matrix-Gleichung in 3 Matrix-Gleichungen auf:

$$\begin{pmatrix}1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}\begin{pmatrix}7\\\pink b\\3\end{pmatrix}=\frac{1}{\pink k}\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}\to\begin{pmatrix}7\cdot & \pink b\cdot & 3\cdot\\\hline1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}=\frac{1}{\pink k}\begin{pmatrix}1\\0\\0\end{pmatrix}$$

Damit in der zweiten Zeile eine Null herauskommt, muss gelten:$$7\cdot(-1)+\pink b\cdot2+3\cdot1=0\implies2\pink b-4=0\implies \pink{b=2}$$Für die erste Zeile erhalten wir$$7\cdot1+\pink b\cdot0+3\cdot2=\frac{1}{\pink k}\implies13=\frac{1}{\pink k}\implies\pink{k=\frac{1}{13}}$$

Die zweite Teil-Gleichung liefert:$$\begin{pmatrix}1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}\begin{pmatrix}\pink a\\2\\3\end{pmatrix}=\frac{1}{\pink k}\begin{pmatrix}0\\1\\0\end{pmatrix}\to\begin{pmatrix}\pink a\cdot & 2\cdot & 3\cdot\\\hline1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}=\frac{1}{\pink k}\begin{pmatrix}0\\1\\0\end{pmatrix}$$Damit in der ersten Zeil eine Null herauskommt, muss gelten:$$\pink a\cdot1+2\cdot0+3\cdot2=0\implies a+6=0\implies\pink{a=-6}$$

Die dritte Teil-Gleichung liefert:$$\begin{pmatrix}1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}\begin{pmatrix}4\\3\\\pink c\end{pmatrix}=\frac{1}{\pink k}\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}\to\begin{pmatrix}4\cdot & 3\cdot & \pink c\cdot\\\hline1 & 0 & 2\\-1 & 2 & 1\\0 & 3 & -2\end{pmatrix}=\frac{1}{\pink k}\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}$$Damit in der ersten Zeile eine Null herauskommt, muss gelten:$$4\cdot1+3\cdot0+\pink c\cdot2=0\implies2c+4=0\implies\pink{c=-2}$$

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Löse die Gleichung \(A\cdot B = \left(\begin{smallmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{smallmatrix}\right)\).

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kannst du mir den rechenweg bitte zeigen

Oswald hatte sich zwar verschrieben (jetzt korrigiert) aber er hat recht.

Wenn du die die Multiplikation durchführst, erkennst du, dass A und B nicht invers zueinander sein können. Dann wäre 1=13.

Löse die Gleichung \(A\cdot B = \left(\begin{smallmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{smallmatrix}\right)\).

Besser:$$A\cdot B = k \cdot \left(\begin{matrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{matrix}\right)$$wobei man nicht die komplette Multiplikation von \(A\cdot B\) durchführen muss. Es reicht die erste Zeile und das erste Element der zweiten Zeile.

... erkennst du, dass A und B nicht invers zueinander sein können.

das müssen sie auch nicht. Es gibt ja noch den Faktor \(k\)

Werner, du hast - wie immer - recht. Das kleine k haben Oswald und ich übersehen.

\(A\cdot B = k \cdot \begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix}\)

Das kleine \(k\) gehört da nicht hin.

Das kleine \(k\) gehört da nicht hin.

@Roland: ich hatte unrecht ;-) Oswald hatte es nicht übersehen. \(k\) ist ja bereits als Faktor in \(B\) enthalten.

Es wird vielleicht klarer, wenn man schreibt $$A \cdot \underbrace{k \cdot B'}_{=B} = \begin{pmatrix}1&0&0\\0&1&0\\0&0&1\end{pmatrix} $$Hinweis: \(k = 1/13\)

Werner, alles klar. Ich bin manchmal etwas verwirrt.

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