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alexander
2026-02-21 19:35:44 +01:00
parent edcd7626cd
commit 8ee19fe941

View File

@@ -38,7 +38,7 @@
}
#columns(5, gutter: 2mm)[
// Gruppen
#bgBlock(fill: colorGruppen)[
#subHeading(fill: colorGruppen)[Gruppen]
@@ -92,11 +92,14 @@
$(S_n, compose)$ ist Gruppe, aber nicht kommutativ
]
/*
// Komplex Zahlen
#bgBlock(fill: colorAllgemein)[
#subHeading(fill: colorAllgemein)[Komplexe Zahlen]
#ComplexNumbersSection()
]
*/
// Matrix Typen
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
@@ -129,6 +132,8 @@
)
]
#colbreak()
// Vektorräume
#bgBlock(fill: colorVR)[
#subHeading(fill: colorVR)[Vektorräume (VR)]
@@ -264,40 +269,6 @@
Normalweiße alle Abbildung/Matrizen in Kannoischer Basis $hat(e)_1 = vec(1, 0, dots.v), hat(e)_2 = vec(0, 1, dots.v), ...$
]
// Matrix Basics
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
#subHeading(fill: colorMatrix)[Matrix Basics]
Linera Abbildung $equiv$ EINER eindeutige Matrix \
- Sclar/Matrix: $lambda dot A$
- Matrix/Matrix: $A + B$
- Matrix-Matrix: $A dot B = Phi_A compose Phi_B = Phi_A (Phi_B (ve(x)))$ \
$c_(j i) = sum^n_(s=1) a_(j s) b_(s i)$
$(KK^(n times n), +)$ sind Gruppe, $(KK^(n times n), dot)$ sind Monoid,
#image("../images/linAlg/matMul.jpg")
#SeperatorLine
#grid(columns: (1fr, 1fr, 1fr),
row-gutter: 2mm,
align(center, $(lambda mu) A = lambda (mu A)$),
grid.cell(colspan: 2, align(center, $(lambda + mu) A = lambda A + mu A$)),
align(center, $$),
grid.cell(colspan: 2, align(center, $lambda (A + B) = lambda A + lambda B$)),
)
*Transponieren*
#grid(columns: (1fr, 1fr),
row-gutter: 2mm,
$(A + B)^T = A^T + B^T$,
$(lambda A)^T = lambda A^T$,
$(A^T)^T = A$,
$(A dot B)^T = B^T dot A^T$
)
]
#colbreak()
@@ -444,9 +415,44 @@
$KK^(2 times 2): A = mat(a, b; c, d) \ A^(-1) = 1/det(A) mat(d, -b; -c, a) = 1/(a d - b c) mat(d, -b; -c, a) $
]
// Matrix Basics
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
#subHeading(fill: colorMatrix)[Matrix Basics]
Linera Abbildung $equiv$ EINER eindeutige Matrix \
#colbreak()
- Sclar/Matrix: $lambda dot A$
- Matrix/Matrix: $A + B$
- Matrix-Matrix: $A dot B = Phi_A compose Phi_B = Phi_A (Phi_B (ve(x)))$ \
$c_(j i) = sum^n_(s=1) a_(j s) b_(s i)$
$(KK^(n times n), +)$ sind Gruppe, $(KK^(n times n), dot)$ sind Monoid,
#image("../images/linAlg/matMul.jpg")
#SeperatorLine
#grid(columns: (1fr, 1fr, 1fr),
row-gutter: 2mm,
align(center, $(lambda mu) A = lambda (mu A)$),
grid.cell(colspan: 2, align(center, $(lambda + mu) A = lambda A + mu A$)),
align(center, $$),
grid.cell(colspan: 2, align(center, $lambda (A + B) = lambda A + lambda B$)),
)
*Transponieren*
#grid(columns: (1fr, 1fr),
row-gutter: 2mm,
$(A + B)^T = A^T + B^T$,
$(lambda A)^T = lambda A^T$,
$(A^T)^T = A$,
$(A dot B)^T = B^T dot A^T$
)
]
]
#columns(5, gutter: 2mm)[
#bgBlock(fill: colorAbbildungen)[
#subHeading(fill: colorAbbildungen)[Linearform]
@@ -523,7 +529,7 @@
*Regel von Saurus*
#grid(
columns: (auto, 1fr),
image("../images/linAlg/saurus.png", height: 1cm),
image("../images/linAlg/saurus.png", height: 0.6cm),
align(center+horizon, $= a_11 a_22 a_33 + a_12 a_23 a_31 + a_13 a_21 a_32 \
- a_13 a_22 a_31 - a_12 a_21 a_33 - a_11 a_23 a_32
$)
@@ -534,7 +540,7 @@
#grid(
columns: (auto, 1fr),
column-gutter: 2mm,
image("../images/linAlg/laplace.jpg", height: 2cm),
image("../images/linAlg/laplace.jpg", height: 1.6cm),
[
- Nach Spalte oder Zeile Entwicklung
- #underline([Auf Vorzeichen Achten!!!])
@@ -587,10 +593,17 @@
#SeperatorLine
*Norm*
- $norm(ve(v)) = 0 <=> ve(v) = ve(0)$
- $norm(lambda ve(v)) = abs(lambda) norm(ve(v))$
- Dreieckesungleichung: $norm(x + y) <= norm(x) + norm(y)$
#grid(
columns: (auto, auto),
column-gutter: 3mm,
[*Norm*],
[
- $norm(ve(v)) = 0 <=> ve(v) = ve(0)$
- $norm(lambda ve(v)) = abs(lambda) norm(ve(v))$
- Dreieckesungleichung: $norm(x + y) <= norm(x) + norm(y)$
]
)
*Generisch/$L_p$-Norm*: $|| v ||_p = root(p, sum_(k=1)^n (x_k)^p)$
@@ -620,8 +633,29 @@
]
#colbreak()
// Matrix Normen
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
#subHeading(fill: colorMatrix)[Matrix Normen]
$|| dot ||_M$ Matrix Norm, $|| dot ||_V$ Vektornorm
- submultiplikativ: $||A B||_"M" <= ||A||||B||$
- verträglich mit einer Vektornorm: $||A v||_"V" <= ||A||_"M" ||v||_"V"$
*Frobenius-Norm* $||A||_"M" = sqrt(sum_(i=1)^m sum_(j=1)^n a_(m n)^2)$
*Induzierte Norm* \
$||A||_"M" = sup_(v in V without {0}) (||A v||_V)/(||v||_V) = sup_(||v|| = 1) ||A v||_V$
- submultiplikativ
- verträglich mit einer Vektornorm $||dot||_V$
*maximale Spaltensumme* $||A||_r = max_(1<= i <= n) sum_(j=1)^n |a_(j)|$
]
#colbreak()
// Eigenwert und Eigenvektoren
#bgBlock(fill: colorMatrixVerfahren)[
#subHeading(fill: colorMatrixVerfahren)[Eigenwert und Eigenvektoren ]
@@ -664,8 +698,9 @@
]
// Gram-Schmit ONB
#bgBlock(fill: colorMatrixVerfahren)[
#subHeading(fill: colorMatrixVerfahren)[Gram-Schmit ONB]
#subHeading(fill: colorMatrixVerfahren)[Gram-Schmit]
Idee: $ip("Orth"#text(red)[normal] ve(v), ve(x)) = "Anteil von" ve(x) "an" ve(v)$ \
Ziel: Basis $W -->$ Orthogonal Basis $V$
@@ -679,6 +714,7 @@
]
// Diagonalisierung
#bgBlock(fill: colorMatrixVerfahren)[
#subHeading(fill: colorMatrixVerfahren)[Diagonalisierung]
$A = R D R^(-1)$
@@ -756,23 +792,6 @@
$S = mat(sigma_0, 0; 0, sigma_1; dots.v, dots.v; 0, 0) quad quad quad S = mat(sigma_0, 0, dots, 0; 0, sigma_1, ..., 0)$
]
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
#subHeading(fill: colorMatrix)[Matrix Normen]
$|| dot ||_M$ Matrix Norm, $|| dot ||_V$ Vektornorm
- submultiplikativ: $||A B||_"M" <= ||A||||B||$
- verträglich mit einer Vektornorm: $||A v||_"V" <= ||A||_"M" ||v||_"V"$
*Frobenius-Norm* $||A||_"M" = sqrt(sum_(i=1)^m sum_(j=1)^n a_(m n)^2)$
*Induzierte Norm* \
$||A||_"M" = sup_(v in V without {0}) (||A v||_V)/(||v||_V) = sup_(||v|| = 1) ||A v||_V$
- submultiplikativ
- verträglich mit einer Vektornorm $||dot||_V$
*maximale Spaltensumme* $||A||_r = max_(1<= i <= n) sum_(j=1)^n |a_(j)|$
]
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
#subHeading(fill: colorMatrix)[Rekursive Folgen]
@@ -799,69 +818,65 @@
#colbreak()
// Table
#table(
columns: (auto, 1fr),
inset: 2mm,
fill: (x, y) => if (calc.rem(y, 2) == 0) { tableFillLow } else { tableFillHigh },
[*Einheits Matrix*\ $I,E$], [
$det(E) = 1$
],
[*Diagonalmatrix* \ $Sigma,D$], [
Nur Einträger auf Hauptdiagonalen \
$det(D) = d_00 dot d_11 dot d_22 dot ...$
],
[*Symetrisch*\ $S$], [
$S = S^T$, $S in KK^(n times n)$\
$A A^T$, $A^T A$ ist symetrisch \
$S$ immer diagonaliserbar \
EW immer $in RR$, EV orthogonal
],
[*Invertierbar*], [
$exists A^(-1) : A A^(-1) = A^(-1) A = E$ \
#sinTable
]
#columns(2)[
#table(
columns: (auto, 1fr),
inset: 2mm,
fill: (x, y) => if (calc.rem(y, 2) == 0) { tableFillLow } else { tableFillHigh },
[*Einheits Matrix*\ $I,E$], [
$det(E) = 1$
],
[*Diagonalmatrix* \ $Sigma,D$], [
Nur Einträger auf Hauptdiagonalen \
$det(D) = d_00 dot d_11 dot d_22 dot ...$
],
[*Symetrisch*\ $S$], [
$S = S^T$, $S in KK^(n times n)$\
$A A^T$, $A^T A$ ist symetrisch \
$S$ immer diagonaliserbar \
EW immer $in RR$, EV orthogonal
],
[*Invertierbar*], [
$exists A^(-1) : A A^(-1) = A^(-1) A = E$ \
*Invertierbar wenn:* \
$A$ bijektiv, $det(A) = 0$ \
$"Spalten Vekoren lin. unabhänig"$ \
$Rang(A) = n, A in KK^(n times n)$ \
$det(A) = 0$ \
*Nicht Invertierbar wenn:*\
$exists$ EW $!= 0 => not "invertierbar"$
Keine Qudratische Matrix
],
[*Orthogonal*], [
#grid(
columns: (1fr, 1fr),
[
- Immer Bijektiv
- $det (A) = plus.minus 1$
$O^T = O^(-1) quad quad O^T O = O O^T = I$ \
$ip(O v, O w) = ip(v, w)$
]
)
],
[*Unitair* $equiv$ Orthogonal $in CC$], [
- Immer Bijektiv
$V = V^*$
],
[*Diagonaliserbar*], [
$exists A = B D B^(-1)$, $D$ diagonal,
$B$: Splaten sind EV von $A$
- Selbst-Adujunkte ($$) diagonalisierbar
- Symetrisch Matrix
- $A in KK^(n times n) "UND" alg(lambda) = geo(lambda)$
],
[*postiv-semi-definit*], [
$forall$ EW $>= 0$
],
)
*Invertierbar wenn:* \
$A$ bijektiv, $det(A) = 0$ \
$"Spalten Vekoren lin. unabhänig"$ \
$Rang(A) = n, A in KK^(n times n)$ \
$det(A) = 0$ \
*Nicht Invertierbar wenn:*\
$exists$ EW $!= 0 => not "invertierbar"$
Keine Qudratische Matrix
],
[*Orthogonal*], [
#grid(
columns: (1fr, 1fr),
[
- Immer Bijektiv
- $det (A) = plus.minus 1$
$O^T = O^(-1) quad quad O^T O = O O^T = I$ \
$ip(O v, O w) = ip(v, w)$
]
)
],
[*Unitair* $equiv$ Orthogonal $in CC$], [
- Immer Bijektiv
$V = V^*$
],
[*Diagonaliserbar*], [
$exists A = B D B^(-1)$, $D$ diagonal,
$B$: Splaten sind EV von $A$
- Selbst-Adujunkte ($$) diagonalisierbar
- Symetrisch Matrix
- $A in KK^(n times n) "UND" alg(lambda) = geo(lambda)$
],
[*postiv-semi-definit*], [
$forall$ EW $>= 0$
],
)
]