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Adjunkte einer symmetrischen Matrix |
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Edding
Aktiv  Dabei seit: 08.10.2011 Mitteilungen: 158
Aus:
 |     Themenstart: 2011-11-06 11:31
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Ich würde gerne die folgenden beiden Behauptungen zeigen:
(1) Die Adjunkte einer symmetrischen Matrix ist symmetrisch
(2) Die Adjunkte einer oberen Dreiecksmatrix ist eine obere Dreiecksmatrix
 
Zuerst zu (1) Symmetrische Matrix hat die folgende Eigenschaft: A=A^T Z.z: adj(A^T)=B wobei B ebenfalls eine symmetrische Matrix sein soll, also B=B^T Da komme ich irgendwie nicht weiter Zu (2) Also ich verwende für die Adjunkte die folgende Formel adj A =(a'_(ij))_(i,j) mit a'_(ij)=(-1)^(i+j)*det(A_(ji)) Mit det(A_(ji)) ist die Det. gemeint, die durch Streichen der j-ten Zeile und i-ten Spalte entsteht. Damit die Adjunkte muss ja folgendes gelten: a'_(n,n-k)=(-1)^(2n-k)*det(A_(n-k,n)) für 0<k<n und das muss 0 sein. Das könnte ich mit Induktion zeigen, aber es gibt doch bestimmt einen schnelleren Weg?
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Martin_Infinite
Senior  Dabei seit: 15.12.2002 Mitteilungen: 32940
Aus: Münster
 |     Beitrag No.1, eingetragen 2011-11-06 11:35
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(1) Zeige allgemeiner adj(AT)=adj(A)T (einfach die Definitionen einsetzen, fertig).
(2) Rechne am besten einmal ein einfaches 3 x 3 - Beispiel durch. Dann siehst du, wie der Hase läuft ;).
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LutzL
Senior  Dabei seit: 06.03.2002 Mitteilungen: 8751
Aus: Berlin-Mahlsdorf
 |     Beitrag No.2, eingetragen 2011-11-06 11:37
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Hi,
benutze, dass die Adjunkte fast die inverse Matrix ist. Als Polynomidentität kann das Resultat dann auf die nichtinvertierbaren Matrizen verallgemeinert werden.
Ciao Lutz
[Die Antwort wurde vor Beitrag No.1 begonnen.]
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Buri
Senior  Dabei seit: 02.08.2003 Mitteilungen: 34665
Aus: Dresden
 |     Beitrag No.3, eingetragen 2011-11-06 13:20
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Hi Edding,
zu (2):
Wenn du in einer oberen Dreiecksmatrix ein Element (i,j) mit i < j wählst und die i-te Zeile und j-te Spalte streichst, dann bleibt eine obere Dreiecksmatrix übrig, die mindestens zwei Nullen auf der Diagonalen hat (es ist mühsam, die Begründung dafür sorgfältig aufzuschreiben, aber du mußt es tun). Also ist die Determinante 0.
Nach Definition der Adjunktenmatrix ist das Element (j,i) dieser Matrix dann gleich 0, was zu beweisen war.
Gruß Buri
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Edding
Aktiv  Dabei seit: 08.10.2011 Mitteilungen: 158
Aus:
 |     Beitrag No.4, vom Themenstarter, eingetragen 2011-11-06 15:01
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Danke für die Antworten.
 
Zu (1) Z.z: adj(A^T)=adj(A)^T Folgt durch Einsetzen in die Definiton: adj(A^T)=(-1)^(i+j)*A_(ij) adj(A)^T=((-1)^(i+j)*A_(ji))^T=(-1)^(i+j)*A_(ij) Daraus folgt unmittelbar die Behauptung. Zu (2) Ich habe es mir natürlich schon an einem Beispiel angesehen, wie Buri bereits erwähnte ist das Formalisieren eine kleine Schwierigkeit.Lässt sich das nicht induktiv zeigen (siehe meinen 1.Post) ?
Wenn diese beiden Resultate beweisen sind, dann kann ich doch daraus folgern, dass die inverse einer invertierbaren oberen Dreiecksmatrix eine obere Dreiecksmatrix ist.
 
Also es gilt ja A^(-1)=(det A)^(-1)*adj A Adjunkte einer oberen Dreiecksmatrix ist obere Dreiecksmatrix (Resultat von vorhin) => A^(-1) muss daher auch obere Dreiecksmatrix sein.
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Buri
Senior  Dabei seit: 02.08.2003 Mitteilungen: 34665
Aus: Dresden
 |     Beitrag No.5, eingetragen 2011-11-06 15:22
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2011-11-06 15:01 - Edding in Beitrag No. 4 schreibt:
... kann ich doch daraus folgern, dass die inverse einer invertierbaren oberen Dreiecksmatrix eine obere Dreiecksmatrix ist. Hi Edding,
ja, das kann man.
Die Aussage kann man aber auch direkt beweisen.
 
Wenn e_1\,...\,e_n die Standard\-Einheitsvektoren sind, dann ist A genau dann eine obere Dreiecksmatrix, wenn A(span(e_1\,...\,e_k))\subseteq span(e_1\,...\,e_k) für k=1,...,n. Ist A außerdem invertierbar, dann muß in allen diesen Inklusionen Gleichheit gelten, weil das Abbilden mit A die Dimension eines Unterraums nicht verändert. Wenn man A^(-1) auf diese Gleichungen anwendet, dann folgt A^(-1)(span(e_1\,...\,e_k))=span(e_1\,...\,e_k) für k=1,...,n, also ist auch A^(-1) dreieckig, was zu beweisen war.
Die Behauptung über die Dreieckigkeit der Adjunktenmatrix überrascht zwar nicht besonders, aber diese Behauptung ist allgemeiner.
Gruß Buri
[ Nachricht wurde editiert von fed am 06.11.2011 15:23:40 ]
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Edding
Aktiv  Dabei seit: 08.10.2011 Mitteilungen: 158
Aus:
 |     Beitrag No.6, vom Themenstarter, eingetragen 2011-11-06 15:51
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Danke für die Info.
Ich bin mir jedoch leider immer noch nicht sicher beim zweiten Teil der Aufgabe.
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Buri
Senior  Dabei seit: 02.08.2003 Mitteilungen: 34665
Aus: Dresden
 |     Beitrag No.7, eingetragen 2011-11-06 16:26
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Hi Edding,
ich knüpfe an meinen Beitrag #2 an.
Wenn man die i-te Zeile und die j-te Zeile in einer oberen Dreiecksmatrix streicht, wobei i < j, dann besteht die k-te Zeile
- aus n-k Nichtnullelementen, wenn k < i,
- aus n-k-1 Nichtnullelementen, wenn i ≤ k < j,
- aus n-k Nichtnullelementen, wenn k ≥ j.
Wobei mit "Nichtnullelementen" gemeint ist, dass es die Elemente sind, die im allgemeinen Fall ≠ 0 sind, das schließt nicht aus, dass in speziellen Fällen darunter auch Nullen vorkommen können.
Wegen i < j gibt es mindestens ein k, wo der mittlere Fall eintritt.
Dies hat zur Folge, dass die Determinante 0 ist, weil die Matrix dreieckig ist und auf der Diagonalen eine 0 hat.
Gruß Buri
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