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alexander
2026-02-21 17:58:52 +01:00
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commit b624c73644

View File

@@ -443,59 +443,10 @@
content((0.5, 0.5), $A$)
})
)
#table(
columns: (auto, 1fr),
inset: 2mm,
fill: (x, y) => if (calc.rem(y, 2) == 0) { tableFillLow } else { tableFillHigh },
[*Einheits Matrix*\ $I,E$], [],
[*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*\ $O$], [
$O^T = O^(-1)$ \
$ip(O v, O w) = ip(v, w)$
],
[*Unitair*], [
$V^* )$
],
[*Diagonaliserbar*], [
$exists A = B D B^(-1)$, $D$ diagonal,
$B$: Splaten sind EV von $A$
- Selbst-Adujunkte diagonalisierbar
- Symetrisch Matrix
- $A in KK^(n times n) "AND" alg(lambda) = geo(lambda)$
],
[*postiv-semi-definit*], [
$forall$ EW $>= 0$
],
)
]
#bgBlock(fill: colorAbbildungen)[
#subHeading(fill: colorAbbildungen)[Determinate und Bilinearform]
#subHeading(fill: colorAbbildungen)[Linearform]
- Sclar-Produkt $ip(ve(a), ve(b))$ ist Bi-Linearform
- Symetrisch
@@ -515,14 +466,28 @@
- $ve(v)_1, ... "linear abhänig" <=> f(ve(v)_1, ...) = 0$
- $ve(v)_1, ... "linear unabhänig" <=> f(ve(v)_1, ...) != 0$, eindeutig
#SeperatorLine
- *Positiv definite symetrisch Bilinearform*
- $equiv$ Skalarprodukt $ip(dot, dot)$ in $RR$
- $f(ve(v)_1, ve(v)_2) = f(ve(v)_2, ve(v)_1), space space forall ve(v)_1, ve(v)_2 in KK^n$
- linear in beiden Argumenten
- $f(ve(v), ve(v)) > 0, v in V without {ve(0)}$
]
#bgBlock(fill: colorAbbildungen)[
#subHeading(fill: colorAbbildungen)[Determinante]
*Determinaten Form* \
Nicht tiviale ($f(...) = 0$) n-Linearform auf einem VR.
Nicht tiviale ($f(...) = 0$) alternierende n-Linearform auf einem VR.
$exists$ Immer, in jeder Scalierung
Speziell für Martizen $in KK^(n times n)$ \ (Qudratische, Endomorphismus)
*Herleitung:*
Für die $det equiv delta$: $delta(e_1, e_2, e_3, ...) = 1$, alternierend und n-linearform
1. Mit Linearität zerlegen
2. Mit Alterniered, Element tauschen: $delta(e_1, e_2, e_3, ...) dot ...$
*Leibniz-Formel*
$det(A) = limits(sum)_(sigma in S_n) sign(sigma)( a_(sigma(1)1) dot a_(sigma(2)2) dot dots dot a_(sigma(n)n))$
@@ -611,11 +576,50 @@
]
#bgBlock(fill: colorVR)[
#subHeading(fill: colorVR)[Eukldische Vektorräume]
]
#subHeading(fill: colorVR)[Eukldische/Unitair Vektorräume]
*Kannonische Scalar Produkt*
$ip(ve(x), ve(y)) := limits(sum)_(i=1)^n x_i y_i$
- Positiv definit: $ip(ve(x), ve(x)) > 0$
- Linear in beiden Argument: \
$ip(lambda ve(x), ve(y)) = lambda ip(ve(x), ve(y))$\
$ip(ve(x) + ve(a), ve(y)) = ip(ve(x), ve(y)) + ip(ve(a), ve(y))$
*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: $|| v ||_p = root(p, sum_(k=1)^n (x_k)^p)$
*Induzierte Norm:* $norm(ve(v)) = sqrt(ip(ve(v), ve(v)))$ (Bliebiges $ip(dot, dot)$)
*Eukldische Norm:*
- $L_2$-Norm/kannoische Norm: $norm(ve(v)) = sqrt(ip(ve(v), ve(v)))$
*Cauchy-Schwarz-Ungleichung:* $abs(ip(v, w)) <= norm(v) norm(w)$
- Gilt in Eukldische Vektoraum
- Gilt nur mit aus Eukldischer Norm
*Euklidsche Vektorraum:*
- $ = (RR^n"-Vekorraum", ip(dot, dot))$, (Irgendeine Skalarprodukt)
- Eigenschaften:
- Polarisation: $ip(v, w) = 1/4 (norm(v + w)^2 - norm(v -w )^2)$
- Parallelogrammgleichung: \
$2 (norm(v)^2 + norm(w)^2) = norm(v + w)^2 + norm(v - w)^2$
- Winkel: $cos alpha = ip(v, w)/(norm(v) norm(w))$
*Orthogonal Vektoren:* $ip(v, w) = 0$ \
*Ortho#text(red)[normal] Vektoren:* $ip(v, w) = 0$ UND $norm(v),norm(w) = 1$
#SeperatorLine
#colbreak()
*Orthogonal Projektion*
$U subset V$ Untervektorraum eines Eukldische VRs $V$, $U$ orthogo#text(red)[normal]: $pi_U(v) = limits(sum)_(i=1)^k ip(v, u_i) u_i$
#bgBlock(fill: colorVR)[
#subHeading(fill: colorVR)[Unitair Vektorräume ]
]
#bgBlock(fill: colorMatrixVerfahren)[
@@ -663,6 +667,14 @@
#bgBlock(fill: colorMatrixVerfahren)[
#subHeading(fill: colorMatrixVerfahren)[Gram-Schmit ONB]
Idee: $ip("Orth"#text(red)[normal] v, x) = "Anteil von" x "an" v$ \
Ziel: Basis $W -->$ Orthogonal Bais $V$
1. $v_1 = 1/norm(w_1)$
2. $hat(v)_(j+1) = w_(j+1) -ip(w_(j+1), v_1)v_1 - ip(w_(j+2), v_2)v_2 ... $
3. $v_(j+1) = hat(v)_(j+1)/norm(hat(v)_(j+1))$
]
@@ -744,21 +756,18 @@
$S = mat(sigma_0, 0; 0, sigma_1; dots.v, dots.v; 0, 0) quad quad quad S = mat(sigma_0, 0, dots, 0; 0, sigma_1, ..., 0)$
]
#colbreak()
#bgBlock(fill: colorMatrix)[
#subHeading(fill: colorMatrix)[Matrix Normen]
$|| dot ||_M$ Matrix Norm, $|| dot ||_V$ Vektornorm
Generisch Vektor Norm: $|| v ||_p = root(p, sum_(k=1)^n (x_k)^p)$
- 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* \
$||A||_"M" = sup_(v in V without {0}) (||A v||_V)/(||v||_V) = sup_(||v|| = 1) (||A v||_V)/(||v||_V)$
$||A||_"M" = sup_(v in V without {0}) (||A v||_V)/(||v||_V) = sup_(||v|| = 1) ||A v||_V$
- submultiplikativ
- verträglich mit einer Vektornorm $||dot||_V$
@@ -794,3 +803,65 @@
#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 $>= 0$
],
)
]