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Aufgabe:

Folgende Menge an Vektoren ist gegeben

M = \( \begin{pmatrix} -8\\-3\\0 \end{pmatrix} \), \( \begin{pmatrix} 4\\-2\\-4 \end{pmatrix} \), \( \begin{pmatrix} 0\\3\\8 \end{pmatrix} \),\( \begin{pmatrix} 4\\1\\4\end{pmatrix} \)

Entscheide ob diese:

a) linear unabhängig sind

b) Die Vektoren eine Basis des R3

c) ein Erzeugendessystem des R3 sind


Problem/Ansatz:

a) Die Lineare Unabhängigkeit prüfe ich ja mit λ1234=0 - richtig? Aber muss ich hier jetzt wirklich ein LGS aufstellen oder gibt es einen einfacheren Weg?

b) und c)  Hier fehlt mir gerade der Ansatz

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Aloha :)

Wir rechnen die linearen Abhängigkeiten aus den Vektoren mittels linerarer Spalten-Operationen soweit wie möglich raus. Unser Ziel ist es, möglichst viele Nullspalten zu erzeigen:

$$\begin{array}{rrrr}+2S_2 & \colon2 &&-S_2\\\hline-8 & 4 & 0 & 4\\-3 & -2 & 3 & 1\\0 & -4 & 8 & 4\end{array}\to\begin{array}{rrrr} +S_3 & & & -S_3\\\hline0 & 2 & 0 & 0\\-7 & -1 & 3 & 3\\-8 & -2 & 8 & 8\end{array}\to\begin{array}{rrrr} \colon(-4) & & & \\\hline0 & 2 & 0 & 0\\-4 & -1 & 3 & 0\\0 & -2 & 8 & 0\end{array}\to$$$$\begin{array}{rrrr} & +S_1& -3S_1& \\\hline0 & 2 & 0 & 0\\1 & -1 & 3 & 0\\0 & -2 & 8 & 0\end{array}\to\begin{array}{rrrr} & \colon2 & \colon8& \\\hline0 & 2 & 0 & 0\\1 & 0 & 0 & 0\\0 & -2 & 8 & 0\end{array}\to\begin{array}{rrrr} & +S_3 & & \\\hline0 & 1 & 0 & 0\\1 & 0 & 0 & 0\\0 & -1 & 1 & 0\end{array}\to\begin{array}{rrrr} & & & \\\hline0 & 1 & 0 & 0\\1 & 0 & 0 & 0\\0 & 0 & 1 & 0\end{array}$$

zu a) Wir haben eine Nullspalte erhalten, also konnten wir einen der Vektoren rausrechnen, d.h. einer der Vektoren lässt sich durch die drei anderen ausdrücken. Die Vektoren sind linear abhängig.

zu b) Die Vektoren bilden keine Basis des \(\mathbb R^3\), weil eine Basis stets nur linear unabhängige Vektoren entält.

zu c) Die Vektoren bilden ein Erzeugendensystem des \(\mathbb R^3\), denn die berechnete Ersatzbasis enthält alle drei Basis-Vektoren der Standarbasis des \(\mathbb R^3\).

Avatar von 152 k 🚀

Danke für deine ausführliche Berechnung und Erklärung, dass hat mir super geholfen :)

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Aber muss ich hier jetzt wirklich ein LGS aufstellen oder gibt es einen einfacheren Weg?

Maximal drei Vektoren des R³ können unabhängig sein. Bei vier Vektoren ist mindestens einer zu viel.

Avatar von 55 k 🚀

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