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Orthogonalprojektion zeigen + Kern u. Bild

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Tags: Bild, Kern, Orthogonal Projektion, Skalarprodukt, Vektorraum

 
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ErycW

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14:52 Uhr, 11.05.2021

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Hallo, Ich komme bei folgender Aufgabe nicht zu recht und bräuchte deshalb Hilfe.
Meine Aufgabe lautet:

Sei V ein endlichdimensionaler Vektorraum mit Skalarprodukt (·,·) und uV mit ||u||=1.
Zeigen Sie, dass f:VV,v(v,u)u, eine Orthogonalprojektion ist, und bestimmen Sie Kern(f) und Bild(f).

Ich bedanke mich im Voraus für jede Hilfe.
MfG Eryc


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michaL

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16:40 Uhr, 11.05.2021

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Hallo,

wie sind bei euch denn Orthogonalprojektionen definiert?
Muss nur v-p(v)p(v) gelten?

Mfg Michael
ErycW

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07:40 Uhr, 12.05.2021

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Orthogonalprojektionen sind selbstadjungierte Projektionen bei denen äquivalent gilt,
Orthogonalprojektion Kern(f) ⊥ Bild(f) also wenn gilt (v,w)=0 für alle v ∈ Kern(f) und w ∈ Bild(f).
Zusätzlich gilt bei selbstadjungierten Projektionen: β(f(v),w)=β(v,g(w)) und β(v,f(w))=β(g(v),w)

Ich weiß bisher nicht aus Vorlesungen davon dass v-p(v)p(v) gelten muss aber vielleicht haben wir das auch einfach nur anders beschriftet und ich erkenne es nicht.

ErycW

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18:31 Uhr, 12.05.2021

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Kann mir niemand helfen?
Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

18:49 Uhr, 12.05.2021

Antworten
"Orthogonalprojektionen sind selbstadjungierte Projektionen bei denen äquivalent gilt,
Orthogonalprojektion ⇔ Kern(f) ⊥ Bild(f) also wenn gilt (v,w)=0 für alle v ∈ Kern(f) und w ∈ Bild(f).
Zusätzlich gilt bei selbstadjungierten Projektionen: β(f(v),w)=β(v,g(w)) und β(v,f(w))=β(g(v),w)"

Und wie soll man das verstehen?
Oben steht: "Orthogonalprojektionen sind selbstadjungierte Projektionen".
Unten steht "Zusätzlich gilt bei selbstadjungierten Projektionen"
Wie zusätzlich? :-O Die sind doch immer selbstadjungiert, hast du selbst geschrieben.

Im Übrigen, ist die Definition in Wikipedia zu lesen:
Eine Orthogonalprojektion auf einen Untervektorraum U eines Vektorraums V ist eine lineare Abbildung PU:VV, die für alle Vektoren vV die beiden Eigenschaften hat
PU(v)U (Projektion)
PU(v)-v,u=0 für alle uU
(Orthogonalität)

Ich habe in 30 Jahren die ich mich damit beschäftige keine andere Definition gesehen. Aber wer weiß, vielleicht war euer Dozent kreativ. Dann musst du aber die Definition aufschreiben, die ihr hattet. Was du geschrieben hast, ist keine Definition.
ErycW

ErycW aktiv_icon

19:06 Uhr, 12.05.2021

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Tut mir Leid ich hatte das ganze falsch verstanden.
Also ja die Orthogonalprojektion ist wie sie beschrieben haben eine eindeutig bestimmte lineare Abbildungen mit folgenden Eigenschaften:
Für alle v ∈ Kern(f) und w ∈ Bild(f) gilt (v,w)=0 (Also die Orthogonalität)
f2:=ff=f( Projektion)
Wie zeige ich nun die Eigenschaften und bestimmte den Kern und das Bild?

Antwort
DrBoogie

DrBoogie aktiv_icon

19:31 Uhr, 12.05.2021

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Kern besteht aus allen v, so dass (v,u)u=0. Da u0, muss dabei (v,u) gelten.
Also Kern(f)=u, der zu dem Raum u orthogonale Raum.
Bild ist natürlich u, also der eindimensionale Raum {au:a} (falls es um reelle Räume geht, sonst muss hier durch einen anderen Körper ersetzt werden). Da ist offensichtlich, denn (v,u)u ist von der Form av.

So, dann f2=f. Prüfen: f2(v)=f(f(v))=f((v,u)u)=(v,u)f(u)=(v,u)(u,u)u=(v,u)u=f(v), wo ich die Linearität von f benutzt habe und dass (u,u)=1.
Es bleibt zu zeigen, dass wKern(f), vBild(f) => (w,v)=0. Aber da Kern(f)=u=(Bild(f)), ist es sofort klar.

Das ist alles. Jetzt kannst du dich fragen, warum du das selbst nicht geschafft hast.
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