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Aufgabe:

Die Basen

S={s1,s2} und T={t1,t2} des R^2 seien gegeben, wobei s1=(1,0), s2=(0,1); t1=(0,−1), t2=(−1,0).
Bestimmen Sie die verlangten Koordinatenwechselmatrizen.

C(S,T)= ?


Ich finde leider keinen Ansatz wie ich die Basiswechselmatrix berechnen soll. Welche Koordinate mit welcher?

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Wenn du zu einem Vektor v die Koordinaten bzgl S hast,

und die sind a und b dann bedeutet das ja

a*s1 + b*s2 = v

Wenn du bzgl T die Koordinaten haben willst, dann suchst du

c und d so dass gilt

c*t1 + d*t2 = v also hast du

a*s1 + b*s2   =  c*t1 + d*t2

und bei deinen Werten für s1,s2,t1,t2 also

$$a*\begin{pmatrix} 1\\0 \end{pmatrix}+b*\begin{pmatrix} 0\\1 \end{pmatrix}=c*\begin{pmatrix} 0\\-1 \end{pmatrix}+b*\begin{pmatrix} -1\\0 \end{pmatrix}$$

bzw. in Matrixschreibweise

$$\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}*\begin{pmatrix} a\\b \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}*\begin{pmatrix} c\\d \end{pmatrix}$$

Und wenn ab bekannt sind und cd gesucht, brauchst du das nur

umzustellen, also von links mit der Inversen der rechten

Matrix zu multiplizieren

$$\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}^{-1}*\begin{pmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{pmatrix}*\begin{pmatrix} a\\b \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} c\\d \end{pmatrix}$$

Da der zweite Faktor die Einheitsmatrix ist, kann er weggelassen werden

$$\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}^{-1}*\begin{pmatrix} a\\b \end{pmatrix}=\begin{pmatrix} c\\d \end{pmatrix}$$

Also ist die gesuchte Matrix

$$\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}^{-1}=\begin{pmatrix} 0 & -1 \\ -1 & 0 \end{pmatrix}$$

denn die ist zu sich selbst invers.

Bei diesen einfachen Zahlen wäre es sicherlich auch einfacher gegangen unmittelbar

durch Auflösen des Gleichungssystems

$$a*\begin{pmatrix} 1\\0 \end{pmatrix}+b*\begin{pmatrix} 0\\1 \end{pmatrix}=c*\begin{pmatrix} 0\\-1 \end{pmatrix}+b*\begin{pmatrix} -1\\0 \end{pmatrix}$$

nach c und d.

Ich dachte allerdings, dass du gerne auch für andere Fälle gerüstet sein wolltest.

Avatar von 289 k 🚀

Okay, danke. Ich muss mit anderen Koordinaten das auch machen. Ich kann das schon irgendwie nachvollziehen, aber bei anderen Koordinaten als 1 und 0 wird es für mich verwirrend. Zum Beispiel C(R,T) mit Koordinaten für r1 = (-6, -1); r2 = (13, 2) und t von oben.
Wenn ich dann C(T,R) machen muss, dann reicht es die Inverse von C(R,T) zu erstellen?

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Gefragt 30 Jan 2021 von Huy
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