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Aufgabe:

Es seien \( B, C, D, E \in \mathbb{Q}^{2 \times 2} \) gegeben durch \\ \hline \end{tabular}

\( B=\left(\begin{array}{cc} 7 & -3 \\ 0 & 0 \end{array}\right), C=\left(\begin{array}{cc} 49 & -21 \\ -2 & 0 \end{array}\right), D=\left(\begin{array}{cc} 0 & 0 \\ 1 & -1 \end{array}\right), E=\left(\begin{array}{cc} -28 & 12 \\ 2 & 3 \end{array}\right) \)

Ferner seien \( U_{1}, U_{2}, U_{3} \subseteq \mathbb{Q}^{2 \times 2} \) gegeben durch
\( \begin{array}{l} U_{1}=\left\{A \in \mathbb{Q}^{2 \times 2} \mid A B=D A^{T}\right\}, \\ U_{2}=\operatorname{Spann}_{Q}(B, B+C), \\ U_{3}=\operatorname{Spann}_{Q}(D, E) . \end{array} \)

(a) Zeigen Sie, dass \( U_{1} \) ein \( \mathbb{Q} \)-Untervektorraum von \( \mathbb{Q}^{2 \times 2} \) ist.
(b) Bestimmen Sie eine Basis von \( U_{1} \).
(c) Bestimmen Sie eine Basis von \( U_{2} \cap U_{3} \).


Problem/Ansatz:

kann mir hier bitte jemand zumindest bei Teilaufgabe a weiterhelfen? Das wäre wirklich toll

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2 Antworten

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a) Zeige die Unterraumkriterien:

1.)   0-Matrix ist enthalten ✓

2.) Abgeschlossen bei +. Seien dazu X,Y aus U1

==> \( X B=D X^{T}    \) und  \( Y B=D Y^{T}    \)

==> \( X B +  Y B =D X^{T} +D Y^{T}    \) 

==> \( ( X  +  Y ) B =D ( X^{T} + Y^{T}  )  \)

==> \( ( X +  Y ) B =D ( X+Y)^{T}    \)

Also ist X+Y auch aus U1.

Zeige entsprechend, dass für alle x∈ℚ und A∈U1

auch xA ∈ U1.

Dann hast du a) erledigt.


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Zu b):

Zur Kontrolle:

ich habe \(U_1=\{ \left(\begin{array}{rr}0&-7c\\c&4c\end{array}\right): \; c \in \mathbb{Q}\} \)

Also ist \(\{\left(\begin{array}{rr}0&-7\\1&4\end{array}\right)\}\) eine Basis von \(U_1\).

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