2 - userwww.hs-nb.de - Hochschule Neubrandenburg
2 - userwww.hs-nb.de - Hochschule Neubrandenburg 2 - userwww.hs-nb.de - Hochschule Neubrandenburg
36 Besonders einfach ist die Invertierung einer Diagonalmatrix. Aus ⎛a11 0 0 ⎞ ⎜ ⎟ A = ⎜ 0 a 22 0 ⎟ folgt ⎜ ⎟ ⎝ 0 0 a 33 ⎠ A −1 = ⎛ 1 ⎜ ⎜ a11 ⎜ ⎜ 0 ⎜ ⎜ ⎜ 0 ⎝ 0 1 a 22 0 0 0 1 a 33 ⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ Satz 3-6 Es gilt: − T 1 −1 a) ( A ) = ( A ) T −1 −1 b) ( A ) = A c) (A ⋅ B) −1 = B −1 ⋅ A −1 −1 1 λ −1 d) ( λA) = A , λ ≠ 0 e) − A 1 = 1 A Satz 3-7 Die inverse Matrix A -1 einer regulären m × m Matrix A berechnet sich folgendermaßen: A −1 = 1 A ⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ + A − A + A ⋮ 11 12 13 − A + A − A ⋮ 21 22 23 + A − A + A ( −1) ( −1) ( −1) m+ 1 m+ 2 m+ 3 ( ) ⎟ ⎟⎟⎟⎟⎟⎟ 1+ m −1 A1m ⋯ ⋯ ⋯ A mm ⎠ ⋮ 31 32 33 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋮ A A A 11 11 11 ⎞ Satz 3-8 Eine quadratische m × m Matrix A besitzt dann und nur dann eine Inverse, wenn a) ihre Determinante von Null verschieden ist, b) der Rang von A gleich m ist, c) A regulär ist, d) die Spalten und Zeilen von A eine Basis im R n bilden.
Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule Neubrandenburg 37 4 Determinanten Definition 4-1 Eine n-reihige Determinante 1 ist eine Zahl, die aus gegebenen n 2 Zahlen a ik nach einer noch zu bestimmenden Vorschrift gebildet wird. D = det(a ik ) = a ik = a a a a 11 21 ⋯ a i1 ⋯ n1 a a a a 12 22 ⋯ i2 ⋯ n2 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a a a 1k 2k ⋯ ik ⋯ nk ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a a a 1n 2n ⋯ in ⋯ nn Zeilen und Spalten heißen allgemein Reihen. Definition 4-2 (Rechenvorschrift zur Bestimmung der Determinante) Im Fall n = 1 wird det( a11) = a11 = a11 Für die Fälle n = 2, 3, 4,... wird der Begriff der n-reihigen Determinante durch die Vorschrift a a 11 21 ⋯ a n1 a a 12 22 ⋯ a n2 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a 1n 2n ⋯ a nn = a 11 a 22 a 32 ⋅ ⋯ a n2 a a 23 33 ⋯ a n3 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a 2n 3n ⋯ a nn − a 12 a a 21 a 31 ⋅ ⋯ n1 a a a 23 33 ⋯ n3 a a a 24 34 ⋯ n4 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a a 2n 3n ⋯ nn + + a 13 a a 21 a 31 ⋅ ⋯ n1 a a a 22 32 n 2 a a a 24 34 ⋯ ⋯ n4 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a 2n a 3n − + ⋯+ ( −1) ⋯ nn n+ 1 a 1n a a 21 a 31 ⋅ ⋯ auf den Begriff der (n-1)-reihigen Determinante oder auch Unterdeterminante zurückgeführt. n1 a a a 22 32 ⋯ n 2 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ a a a 2,n−1 3,n−1 ⋯ n,n−1 Beispiel 4-1 (n = 2): a c b d = a ⋅ d − b⋅ c = ad − bc 1 Gottfried Wilhelm Leibniz, deutsch. Mathematiker und Philosoph, 1646-1716
- Seite 1 und 2: 1 Mathematische Hilfsmittel
- Seite 3 und 4: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 5 und 6: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 7 und 8: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 9 und 10: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 11 und 12: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 13 und 14: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 15 und 16: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 17 und 18: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 19 und 20: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 21 und 22: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 23 und 24: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 25 und 26: Prof. Dr. F.U. Mathiak, HS Neubrand
- Seite 27 und 28: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 29 und 30: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 31 und 32: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 33 und 34: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 35: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 39 und 40: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 41 und 42: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 43 und 44: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 45 und 46: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 47 und 48: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 49 und 50: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 51 und 52: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 53 und 54: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 55 und 56: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 57 und 58: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 59 und 60: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 61 und 62: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 63 und 64: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 65 und 66: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 67 und 68: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 69 und 70: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
- Seite 71: Prof. Dr. F.U. Mathiak, Hochschule
36<br />
Beson<strong>de</strong>rs einfach ist die Invertierung einer Diagonalmatrix. Aus<br />
⎛a11<br />
0 0 ⎞<br />
⎜<br />
⎟<br />
A = ⎜ 0 a<br />
22<br />
0 ⎟ folgt<br />
⎜<br />
⎟<br />
⎝ 0 0 a<br />
33 ⎠<br />
A<br />
−1<br />
=<br />
⎛ 1<br />
⎜<br />
⎜ a11<br />
⎜<br />
⎜ 0<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
0<br />
⎝<br />
0<br />
1<br />
a<br />
22<br />
0<br />
0<br />
0<br />
1<br />
a<br />
33<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎟<br />
⎠<br />
Satz 3-6<br />
Es gilt:<br />
−<br />
T 1 −1<br />
a) ( A ) = ( A ) T<br />
−1<br />
−1<br />
b) ( A ) = A<br />
c)<br />
(A ⋅ B)<br />
−1<br />
= B<br />
−1<br />
⋅ A<br />
−1<br />
−1<br />
1<br />
λ<br />
−1<br />
d) ( λA) = A , λ ≠ 0<br />
e)<br />
−<br />
A 1 =<br />
1<br />
A<br />
Satz 3-7<br />
Die inverse Matrix A -1 einer regulären<br />
m × m Matrix A berechnet sich folgen<strong>de</strong>rmaßen:<br />
A<br />
−1<br />
=<br />
1<br />
A<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎜<br />
⎝<br />
+ A<br />
− A<br />
+ A<br />
⋮<br />
11<br />
12<br />
13<br />
− A<br />
+ A<br />
− A<br />
⋮<br />
21<br />
22<br />
23<br />
+ A<br />
− A<br />
+ A<br />
( −1)<br />
( −1)<br />
( −1)<br />
m+<br />
1<br />
m+<br />
2<br />
m+<br />
3<br />
( ) ⎟ ⎟⎟⎟⎟⎟⎟ 1+<br />
m<br />
−1<br />
A1m<br />
⋯ ⋯ ⋯ A<br />
mm ⎠<br />
⋮<br />
31<br />
32<br />
33<br />
⋯<br />
⋯<br />
⋯<br />
⋯<br />
⋮<br />
A<br />
A<br />
A<br />
11<br />
11<br />
11<br />
⎞<br />
Satz 3-8<br />
Eine quadratische<br />
m × m Matrix A besitzt dann und nur dann eine Inverse, wenn<br />
a) ihre Determinante von Null verschie<strong>de</strong>n ist,<br />
b) <strong>de</strong>r Rang von A gleich m ist,<br />
c) A regulär ist,<br />
d) die Spalten und Zeilen von A eine Basis im R n bil<strong>de</strong>n.