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Aufgabe:

Seien die beiden Vektoren

$$ \vec{v}:=\left(\begin{array}{c} 1 \\ -3 \\ 2 \end{array}\right) \quad \text { und } \quad \vec{w}:=\left(\begin{array}{c} -2 \\ 6 \\ -4 \end{array}\right) $$
gegeben. Welche Vektoren \( \vec{x}, \vec{y} \in G S / \sim \) lösen das Gleichungssystem
$$ \begin{array}{l} 2 \vec{x}+4 \vec{y}=\vec{v} \\ 3 \vec{x}-2 \vec{y}=\vec{w} \quad ? \end{array} $$

Welche Vektoren lösen dieses Gleichungssystem?

Wie berechnet man sowas?

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Aloha :)

Wenn du dieses Gleichungssystem mit Hilfe einer Matrix schreibst:

$$\begin{pmatrix}2 & 4\\3 & -2\end{pmatrix}\begin{pmatrix}\vec x\\\vec y\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}\vec v\\\vec w\end{pmatrix}$$

kannst du diese Matrix invertieren und erhältst als Lösung:

$$\begin{pmatrix}\vec x\\\vec y\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}2 & 4\\3 & -2\end{pmatrix}^{-1}\begin{pmatrix}\vec v\\\vec w\end{pmatrix}=\frac{1}{16}\begin{pmatrix}2 & 4\\3 & -2\end{pmatrix}\begin{pmatrix}\vec v\\\vec w\end{pmatrix}$$

Nicht wundern, die Matrix ist wirklich invertiert, dass sie bis auf den Faktor \(\frac{1}{16}\) wie die ursprüngliche Matrix aussieht, ist Zufall (oder vom Aufgabensteller so gewollt). Schreiben wir die rechte Seite wieder mit Vektoren, lautet die Lösung:

$$\begin{pmatrix}\vec x\\\vec y\end{pmatrix}=\frac{1}{16}\begin{pmatrix}2\vec v+4\vec w\\3\vec v-2\vec w\end{pmatrix}$$$$\implies\quad\vec x=\frac{1}{8}\vec v+\frac{1}{4}\vec w=\frac{3}{8}\begin{pmatrix}-1\\3\\-2\end{pmatrix}\quad;\quad\vec y=\frac{3}{16}\vec v-\frac{1}{8}\vec w=\frac{7}{16}\begin{pmatrix}1\\-3\\2\end{pmatrix}$$

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Verdopple Gleichung 2 und addiere zur ersten.

Damit erhältst du 8\( \vec{x} \)=...

und kannst so \( \vec{x} \) aus den gegebenen Vektoren berechnen.

Avatar von 55 k 🚀
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Lösung
2·[- 3/8, 9/8, - 3/4] + 4·[7/16, - 21/16, 7/8] = [1, -3, 2]
3·[- 3/8, 9/8, - 3/4] - 2·[7/16, - 21/16, 7/8] = [-2, 6, -4]

Das sind doch im Grunde 3 lineare Gleichungssysteme. Eines für die x, eines für die y und eines für die z-Koordinate.

Für die x-Koordinate sie sieht das also so aus. Löse es mal und schau mal oben in meine Lösung.

2x + 4y = 1
3x - 2y = -2

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blob.png

Text erkannt:

\( 2 \cdot[-3 / 8,9 / 8,-3 / 4]+4 \cdot[7 / 16,-21 / 16,7 / 8] \)
\( 3 \cdot[-3 / 8,9 / 8,-3 / 4]-2 \cdot[7 / 16,-21 / 16,7 / 8] \)

wie kommst du auf diese Werte? Wo kommen die her?

Für die x-Koordinate sie sieht das also so aus. Löse es mal und schau mal oben in meine Lösung.

2x + 4y = 1
3x - 2y = -2

Löse erstmal das Gleichungssystem und schau dir dann meine Lösung an.

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