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Aufgabe:

Hey, wir lösen gerade LGS mit dem Gauß-Verfahren. Alle Aufgaben haben bisher geklappt, bis auf eine.

\( \begin{aligned} 3 x+&62y+3 z && =9 \\ &4 y-3 z && =6 \\ 2 x+&4 y && =10\end{aligned} \)


Problem/Ansatz:

Die Lösungen dafür sollen L= { (2-6t|3t+1,5| 4t), t∈ℝ} sein. Wie gehe ich bei diesen LGS aber vor?

Avatar vor von

Man könnte alles in y ausdrücken:

4y-3z = 6

z = (4y-6)/3 = 4/3*y-2

und:

2x+4y= 10

x+2y = 5

x= 5-2y

Das würde ich in die 1. Gleichung einsetzen:

3*(5-2y)+2y+3*(4/3*y-2) = 9

15-10y+2y+4y-6 = 9

-4y = 0

y= 0

einsetzen:

x= 5-2*0 = 5

z= 4/3*0-2 = -2

Lösung: (5|0|-2)

Hinweis: 3·(-2y) = -6y.

3 Antworten

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Beste Antwort

Sei gegrüßt lieber Fragesteller! :-)

Du hast hier ein inhomogenes lineares Gleichungssystem in drei Unbekannten vorliegen, wessen Lösungsraum ein affiner Unterraum des ℝ x ℝ x ℝ ist. Dieser affine Raum ist zwar eindeutig bestimmt, doch kann man ihn unterschiedlich charakterisieren.

Du löst typischerweise ein lineares Gleichungssystem mithilfe des Eliminationsverfahren, indem du die zugehörige Koeffizientenmatrix elementar bis zur Zeilenstufenform umformst. Hier ist aber dies überhaupt nicht nötig. Du kannst hier das LGS mittels Rückeinsetzten lösen. Ich mache es dir gerne einmal vor:

Aus der dritten Gleichung folgt direkt x = 5-2y.

Dies setzten wir in die erste Gleichung ein und erhalten ein lineares Gleichung in nur noch zwei Unbekannten: 4y - 3z = 6 (die modifiziere erste Gleichung stimmt nun mit der zweiten Gleichung überein, sodass wir nur noch eine Gleichung betrachten).

Diese hat die Lösung (y | z) = (0.75z + 1.5, z).

Das obige LGS hat also die Lösung

(x | y | z) = (2 - 1.5z | 0.75z + 1.5 | z), z ∈ ℝ.

Die Lösungsmenge ist dann gegeben durch

L = {(2 - 1.5z | 0.75z + 1.5 | z) : z ∈ ℝ}

Das ist ein eindimensionaler affiner Unterraum im ℝ x ℝ x ℝ und in dem Fall eine Gerade. Wir können L parametrisieren: Es gilt

L = {(2 | 1.5 | 0) + t (-1.5 | 0.75 | 1) : t ∈ ℝ}

Dann ist die Kurve

c : ℝ —> ℝ x ℝ x ℝ ,

c(t) := (2 | 1.5 | 0) + t (-1.5 | 0.75 | 1)

eine bijektive Parametrisierung auf L = c(ℝ).

Ich hoffe das hilft ein Stückchen weiter! :-)


Liebe Grüße

Detli Black

Avatar vor von

Vielen vielen Dank für die ausführliche Antwort!! Durch Sie habe ich es sehr gut verstanden, danke! :)

Detlef, hier hast du dich verschrieben:

Das obige LGS hat also die Lösung
(x | y | z) = (2 - 1.5z | 0.75z + 1.5z | z), z ∈ ℝ.

@Roland Ist bearbeitet, danke dir! :)

@tinitinitini Gern geschehen! :-)

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Die von Dir angegebene Lösung ist nur eine von vielen Möglichkeiten, die Lösung aufzuschreiben. Leite Deine eigene(!) Lösung her, und zwar so:

Normaler Gauß-Alg sollte auf eine Nullzeile führen (0x+0y+0z=0). Das bedeutet, es bleiben 2 Gleichungen mit 3 Unbekannten, das LGS ist also unterbestimmt. Setze eine beliebige dieser Unbekannten als \(u\), und drücke die anderen beiden durch \(u\) aus. Formuliere damit Deine Lösungsmenge \(\{... | u\in \mathbb{R}\}\). Was erhältst Du?

Avatar vor von 10 k
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Hast du das LGS richtig notiert. Das angegebene LGS hat nicht die Musterlösung. Zur Musterlösung passt folgendes LGS:

3·x + 2·y + 3·z = 9
4·y - 3·z = 6
2·x + 4·y = 10

Avatar vor von 489 k 🚀

Ich sehe gerade. Das Gleichungssystem in der Aufgabe hat wohl jemand nachträglich verpfuscht.

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