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Aufgabe:

Darstellungsmatrix bestimmen

Problem/Ansatz:

Ich rechne gerade eine Aufgabe durch und weiß leider nicht wirklich weiter. Vorherigen Aufgaben sahen etwas anders aus die aktuelle Schreibweise verwirrt mich ein wenig.

Ich wäre dankbar über eine Erklärung :)


Unbenannt.png

Text erkannt:

Gegeben ist die lineare Abbildung \( \ell: \mathcal{P}_{1} \rightarrow \mathbb{R}^{2} \) mit
\( \ell\left(a \mathbf{m}_{1}+b \mathbf{m}_{0}\right)=\left[\begin{array}{c} 2 a-7 b \\ a-4 b \end{array}\right] \)

Bestimmen Sie die Darstellungsmatrix von \( \ell_{\mathcal{C} \leftarrow \mathcal{B}} \) bezüglich der Basen \( \mathcal{B}=\left(\mathbf{b}_{1}, \mathbf{b}_{2}\right) \) mit \( \mathbf{b}_{1}(x)=x \) und \( \mathbf{b}_{2}(x)=-(2 x+1) \) für \( x \in \mathbb{R} \) und \( \mathcal{C}=\left(\left[\begin{array}{l}1 \\ 0\end{array}\right],\left[\begin{array}{l}-1 \\ -1\end{array}\right]\right) \).
\( \ell_{\mathcal{C} \leftarrow \mathcal{B}}=\left[\begin{array}{lll} \square & \\ \square & \end{array}\right] \)

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Ich habe es soeben probiert und frage mich, ob der Ansatz richtig ist? Ich wäre sehr dankbar über jegliche HilfeRechnung.jpeg

Text erkannt:

\( \begin{array}{l}l\left(a m_{1}+b m_{0}\right)=\left(\begin{array}{ll}2 a & -7 b \\ a & -4 b\end{array}\right) \\ B=b_{1}, b_{2} \quad b_{1}(x)=x \\ b_{2}(x)=-(2 x+1) \\ C=\left(\left(\begin{array}{l}1 \\ 0\end{array}\right),\left(\begin{array}{l}-1 \\ -1\end{array}\right)\right) \\ l\left(b_{1}\right)=\left(\begin{array}{c}2 x \\ x\end{array}\right) \\ l\left(b_{2}\right)=\left(\begin{array}{l}-4 \\ -2\end{array}\right) \\ \left(\begin{array}{l}2 \\ 1\end{array}\right)=x\left(\begin{array}{l}1 \\ 0\end{array}\right)+y\left(\begin{array}{l}-1 \\ -1\end{array}\right) \Rightarrow\left(\begin{array}{l}x \\ y\end{array}\right) \Rightarrow\left(\begin{array}{c}1 \\ -1\end{array}\right) \\ \left(\begin{array}{l}-4 \\ -2\end{array}\right)=x\left(\begin{array}{l}1 \\ 0\end{array}\right)+y\left(\begin{array}{l}-1 \\ -1\end{array}\right) \Rightarrow\left(\begin{array}{l}x \\ y\end{array}\right) \Rightarrow\left(\begin{array}{l}-2 \\ 2\end{array}\right) \\ l_{C \leftarrow B}=\left(\begin{array}{cc}1 & -2 \\ -1 & 2\end{array}\right) \quad ? \\\end{array} \)

Ist mein Ansatz richtig oder habe ich etwas falsch gemacht?

Ich habe es jetzt mehrfach ausprobiert und komme für b2 auf kein richtiges Ergebnis. Bei b1 bin ich mir jedoch ziemlich sicher, dass es richtig ist, da ich mit vielen verschiedenen Wegen auf die gleiche Lösung komme. Mein b2 sieht jedoch immer anders aus.

Ich hab nicht alles angeschaut, weil

l: P1 -> R² und DeineDarstellung sieht ehr nach \(\mathbb{R}^{2\times2}\) aus?

Ja genau, gefordert wird die Darstellung von l: P1 -> R², aber meine Ansätze scheinen nicht richtig zu sein und so langsam gehen mir leider auch die Ideen aus

2 Antworten

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Aloha :)

Ich gehe im Folgenden davon aus, dass ihr die Monome als \(\vec m_k\coloneqq x^k\) definiert habt.

Die Abbildungsmatrix \(L_{S\leftarrow S}\) der Abbildung \(\ell\) bezüglich der Standardbasis \(S=(\vec m_0;\vec m_1)\) oder auch \(S=(1;x)\) holen wir uns aus der Abbildungsvorschrift::$$\pink{L_{S\leftarrow S}}\binom{b}{a}_{\!\!S}=\ell(b\cdot1+a\cdot x)=\binom{2a-7b}{a-4b}_{\!\!S}\!\!=b\binom{-7}{-4}_{\!\!S}+a\binom{2}{1}_{\!\!S}=\pink{\left(\begin{array}{rr}-7 & 2\\-4 & 1\end{array}\right)}\binom{b}{a}_{\!\!S}$$

Wir wissen, wie die Basen \(B\) und \(C\) bezüglich der Standardbasis \(S\) aussehen:$$\binom{1}{0}_B=\vec b_1=x=\vec m_1=\binom{0}{1}_S$$$$\binom{0}{1}_B=\vec b_2=-2x-1=-2\vec m_1-\vec m_0=\binom{-1}{-2}_S$$$$\binom{1}{0}_C=\binom{1}{0}_S$$$$\binom{0}{1}_C=\binom{-1}{-1}_S$$

Damit kennen wir auch die Transformations-Matrizen:$$\green{T_{S\leftarrow B}=\left(\begin{array}{rr}0 & -1\\1 & -2\end{array}\right)}\quad;\quad \blue{T_{S\leftarrow C}=\left(\begin{array}{rr}1 & -1\\0 & -1\end{array}\right)}$$

Die gesuchte Darstellungsmatrix erhalten wir nun so:$$L_{C\leftarrow B}=T_{C\leftarrow S}\cdot L_{S\leftarrow S}\cdot T_{S\leftarrow B}=\left(\blue{T_{S\leftarrow C}}\right)^{-1}\cdot\pink{L_{S\leftarrow S}}\cdot \green{T_{S\leftarrow B}}=\left(\begin{array}{rr}1 & 1\\-1 & -2\end{array}\right)$$

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Dein \(\ell(b_2)\) ist ja auch schlicht falsch. Berechne \(\ell(-2x-2)\) mit \(a=-2\) und \(b=-2\). Für \(b_1\) musst du das Ergebnis auch ohne \(x\) schreiben, denn das Bild ist der \(\mathbb{R}^2\).

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Ist b1 jedoch korrekt? Nach dieser Formel müsste b2 = 14 und 8 sein? Ich weiß leider wirklich nicht mehr weiter

Nein. Wende bitte die Definition von \(\ell\) richtig an. Es ist \(m_1=x\) und \(m_0=1\). Dann folgt für \(b_1=x=1\cdot x + 0\cdot 1\), dass \(\ell(b_1)=\ldots \)? Was sind in dem Fall \(a\) und \(b\)? Dann einsetzen und ausrechnen.

Ich weiß leider wirklich nicht weiter, sitze an der Aufgabe schon 5 Stunden und so langsam geht auch die Konzentration flöten, aber ich versuch es Mal.


Dann wäre b1 = 1x und l(b1) = 1 und 0 ?


Mir würde es wirklich sehr weiterhelfen, wenn ich einmal die genaue Rechnung sehe. So kann ich es am besten nachvollziehen, aber verstehe natürlich auch den Aspekt, dass du willst, dass ich selbst darauf komme. Meine Konzentration ist leider komplett am Ende und ich komme leider auf keine sinnige Lösung. Ich bin dir auch sehr dankbar, dass du mir hilfst, jedoch werde ich es so wahrscheinlich nicht richtig nachvollziehen können, da ich wirklich keine Ahnung mehr habe

Ich habe es nochmal probiert, dauert jedoch gerade ein bisschen aufgrund mangelnder Konzentration. Ich bin jetzt auf eine Lösung von b1= 1 und 0 gekommen und für b2= 0 und 2. Ist dies korrekt?

Was soll denn "1 und 0" bedeuten? Dein \( \ell \) ist doch definiert. Überlege dir, was für \( b_1 \) die Werte für \( a \) und \( b \) sind und setze sie in \( \ell \) ein.

Wenn keine Konzentration mehr da ist, solltest du eine Pause einlegen.

Habe leider nicht mehr all zu viel Zeit und würde es schon gerne noch vor der Pause durch die Feiertag verstehen. Ich weiß wirklich nicht mehr weiter, Aufgaben mit Vektoren habe ich problemlos lösen können, aber Monome habe ich noch nicht drauf. Ich wäre wirklich sehr dankbar, wenn du es mir einmal erklären könntest oder auch nur die Lösung sagst, sodass ich ein Ziel habe und am Ende sichergehen kann, dass mein Rechenweg richtig war

Du kannst Polynome doch auch mit Vektoren Darstellen. Betrachte dazu die Monome als Basis. Dann hat \( b_1=x=1x + 0 \) die Darstellung \( \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \end {pmatrix} \) in Vektorform. Es ist also \( a=1 \) und \( b=0 \). Eingesetzt ergibt das \(\ell(1m_1+0m_0)= \begin{pmatrix} 2\cdot 1 -7\cdot 0 \\ 1\cdot 1 - 4 \cdot 0 \end{pmatrix} \).

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