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Aufgabe:

Es sei \( \mathcal{E}=\left(e_{1}, e_{2}, e_{3}\right) \) die Standardbasis von \( \mathbb{R}^{3} \) und \( \mathcal{B}=\left(b_{1}, b_{2}, b_{3}\right) \) eine weitere Basis von \( \mathbb{R}^{3} \) mit

\( b_{1}=\left(\begin{array}{l} 1 \\ 0 \\ 3 \end{array}\right), \quad b_{2}=\left(\begin{array}{l} 2 \\ 1 \\ 0 \end{array}\right) \text { und } b_{3}=\left(\begin{array}{l} 2 \\ 0 \\ 1 \end{array}\right) . \)

Bestimmen Sie für die folgenden Abbildungen \( A: \mathbb{R}^{3} \rightarrow \mathbb{R}^{3} \) jeweils die Matrizen \( { }_{\mathcal{E}} A_{\mathcal{E}} \) und \( { }_{\mathcal{B}} A_{\mathcal{B}} \).
a) \( A(x, y, z)=(x-2 z, y, 3 x-6 y-6 z) \).
b) \( A \) ist gegeben durch \( A\left(b_{1}\right)=-b_{1}, A\left(b_{2}\right)=b_{2}, A\left(b_{3}\right)=b_{3} \).
c) \( A \) ist gegeben durch \( A\left(e_{1}\right)=b_{1}, A\left(e_{2}\right)=b_{2}, A\left(e_{3}\right)=b_{3} \).


Problem/Ansatz:

Ich brauche einen Ansatz bei der b) BAB habe ich. Bei EAE komme ich jedoch nicht auf eine richtige Lösung. Ich bitte um keine Lösung, nur einen Ansatz. (Bin grad auch einfach vielleicht zu doof dafür?) Ich hätte nämlich jetzt vermutet, dass ich die Matrix BAB = (-b1, b2, b3) einfach umschreibe zu EAE dann.


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Was ist der \((i,j)\)-Eintrag von \(_\mathcal{E}A_\mathcal{E}\)? Das ist die \(j\)-Koordinate von \(A(e_i)\).

Was ist der \((i,j)\)-Eintrag von \(_\mathcal{B}A_\mathcal{B}\)? Das ist die \(b_j\)-Koordinate in Basis \(\mathcal{B}\) von \(A(b_i)\).

Kannst du diese Daten im ersten Fall systematisch ablesen und im zweiten Fall systematisch errechnen?

1 Antwort

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Um Schreibarbeit zu sparen, benutzen ich statt \(\mathcal E\) und \(\mathcal B\) einfach \(E\) bzw. \(B\).

Mach dir am besten nochmal klar, dass die identische Abbildung \(I: \mathbb R^3 \rightarrow \mathbb R^3\) folgende Matrixdarstellung hat:

\(\mathbb R^3,{\color{blue}B} \stackrel{{}_{\color{green}E}I_{\color{blue}B}}{\longrightarrow} \mathbb R^3,{\color{green}E} \hspace{0.5cm}\)  mit \(\hspace{0.5cm}{}_{\color{green}E}I_{\color{blue}B} = \begin{pmatrix} 1 & 2 & 2 \\ 0 & 1 & 0 \\ 3 & 0 & 1\end{pmatrix} \)

Dabei gilt beim Vertauschen der Basen

\({}_{B}I_E = \left({}_{E}I_B\right)^{-1}\)

Zwischen \({}_{B}A_B\) und \({}_{E}A_E\) gilt nun grundsätzlich immer folgende Beziehung:
$$\begin{array}{ccc} \mathbb R^3, E & \stackrel{{}_{E}A_E}{\longrightarrow} &  \mathbb R^3, E\\ \uparrow {}_{E}I_B &  & \uparrow {}_{E}I_B\\ \mathbb R^3, B & \stackrel{{}_{B}A_B}{\longrightarrow} &  \mathbb R^3, B\\ \end{array}$$Also: \({}_{E}A_E = {}_{E}I_B \cdot {}_{B}A_B \cdot {}_{B}I_E \)

Zur Kontrolle für b):$${}_{E}A_E = \frac 15\left( \begin{array}{ccc} 7 & -4 & -4 \\ 0 & 5 & 0 \\ 6 & -12 & -7 \\ \end{array} \right)$$

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