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Kann ich annehmen, dass A invertierbar ist?

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Tags: Angewandte Lineare Algebra, Matrizenrechnung, Vektorraum

 
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MathFanatiker

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12:24 Uhr, 13.10.2024

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Kann ich annehmen, dass A^T invertierbar ist oder wie kann ich die Rückrichtung beweisen?

Bildschirmfoto vom 2024-10-13 12-22-33

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Online-Nachhilfe in Mathematik
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mathadvisor

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13:35 Uhr, 13.10.2024

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Es gibt hier keine Rückrichtung. Der Beweis geschieht durch Angabe eines Beispiels.
Es gilt stets Im(AAT)Im(A), aber umgekehrt eben nicht. Überlege, was mit der Bildmenge beim Multiplizieren der Matrizen passiert - das entspricht ja dem Hintereinanderausführen von Abbildungen. Dann probiere ein paar einfache konkrete (n=2) Beispiele aus. Ob A dabei invertierbar ist oder nicht, spielt keine Rolle.
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michaL

michaL aktiv_icon

18:45 Uhr, 13.10.2024

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Hallo,

nun, wenn A invertierbar ist, so auch TA mit der Folge, dass Im(A)=Im(TA)=Im(ATA)=n.
Suchst du nach einem Beispiel ("es existiert"), so solltest du gerade nicht unter den invertierbaren Matrizen suchen.

Um deine Ausgangsfrage differenzierter zu beantworten: Bei der Existenzfrage kannst du (wenn es dir hilft) weitere Eigenschaften wie etwa die Invertierbarkeit von A hinzunehmen.
Nur: In diesem speziellen Fall hilft sie dir nicht nur nicht, sie verhindert das Finden eines passenden Beispiels.
Soll also heißen: Gelingt dir der Nachweis der Existenz eines Objektes durch Hinzunahme weiterer Eigenschaften, so ist das statthaft.
Findest du aufgrund der Hinzunahme keine passenden Objekte, so ist der Schluss, es gäbe keine solchen (auch OHNE Zusatzbedingungen) nicht, natürlich falsch.

Krasses Beispiel: n:2n

Unbedarft könnte man nun annehmen, dass n UNgerade sein könnte.
Klar: eine sowohl gerade als auch ungerade natürliche Zahl gibt es nicht.
Daraus zu schließen, die obige Aussage sei (auch ohne ungerde) falsch, ist aber eben fehlerhaft.

Auf diesen Abweg könntest du geraten, wenn du A als invertierbar annimmst.

Mfg Michael
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HAL9000

HAL9000

20:07 Uhr, 13.10.2024

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Für reelle Matrizen A gilt rg(AAT)=rg(A), was zusammen mit Im(AAT)Im(A) zwangsläufig zu Im(AAT)=Im(A) führt. Die Aussage im Startposting ist demnach falsch.
MathFanatiker

MathFanatiker aktiv_icon

21:39 Uhr, 13.10.2024

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Dankeschön das war auch richtig (Die Aussage ist falsch) so aber ich brauche nun einen Beweis, dass dies gilt ? von der Rückrichtung aus? ChatGPT hat mir was eine Lösung gegeben aber weiß nicht ob es richtig ist?
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michaL

michaL aktiv_icon

22:10 Uhr, 13.10.2024

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Hallo,

> aber ich brauche nun einen Beweis, dass dies gilt ?

Steht doch bei HAL9000?!

Mfg Michael
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