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Es sei A ∈ ℝn×n. Beweisen Sie, dass folgende Aussagen äquivalent sind. (Übungsaufgabe 3.9.10 im Skript)

(a) A ist orthogonal.
(b) A ist invertierbar und es gilt A−1 = AT
(c) Die Zeilen von A bilden eine Orthonormalbasis.
(d) A ist invertierbar und A−1 ist orthogonal.
(e) AT ist orthogonal.

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Was ist laut der dir vorliegenden Definition eine orthogonale Matrix?

1 Antwort

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Wie waere es mit einem Ringschluss? (a) ⇒ (b) ⇒ (c)⇒ (d) ⇒ (e) ⇒ (a) koennte man z.B. mal probieren.

Besonders billig ist (a) ⇒ (b), das ist einfach nur die Definition von 'A ist orthogonal' hinschreiben.

(b) ⇒ (c) ist eigentlich auch nur die Definition der Begriffe hinschreiben. Bezeichne die Zeilen von \(A\) mit \(a_i\). $$E=AA^{-1}=AA^\top=\begin{pmatrix}a_1\\a_2\\\vdots\\a_n\end{pmatrix}\begin{pmatrix}a_1^\top&a_2^\top&\cdots&a_n^\top\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}a_1a_1^\top&a_1a_2^\top&\cdots&a_1a_n^\top\\a_2a_1^\top&a_2a_2^\top&\cdots&a_2a_n^\top\\\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\a_na_1^\top&a_na_2^\top&\cdots&a_na_n^\top\end{pmatrix}$$ und also \(a_ia_j^\top=\langle a_i,a_j\rangle=\delta_{ij}\).

Usw.

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und für die anderen?

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