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Wie untersucht man Matrizen auf Definitheit ?

Universität / Fachhochschule

Tags: Definitheit einer Matrix

 
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uni-bwl

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16:08 Uhr, 04.08.2009

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Hallo alle zusammen

Ich stehe kurz vor meiner Klausur und nun hat sich mir die Frage gestellt wie ma genau die Definitheit von Matrizen bestimmt!?

hier mein Beispiel ( mit Antwort) :


v:=(v1,v2,v3)

( M3 soll eine Matrix darstellen)

110
020:=M3
003



Qv(M3)= vM3v=2v2+3v2 größer gleich null ( also positiv semidefinit )


Nun möchte ich wissen wie man sieht dass das semidefinit ist?
Wo muss man was wie einsetzten?

In diesem Zuge wäre es sehr lieb noch zu erklären wie man auf die jeweiligen anderen Fälle ( positiv definit, negativ definit, indefinit, negativ semidefinit ) kommt :-)


Vielen Dank schonmal im Vorraus


Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich möchte die Lösung in Zusammenarbeit mit anderen erstellen."
Online-Nachhilfe in Mathematik
Antwort
pwmeyer

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08:58 Uhr, 06.08.2009

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Hallo,

mir ist nicht ganz klar geworden, was Du da berechnet hast. Wenn ich mal v=(x,y,z) setze, dann ist folgender Ausdruch zu untersuchen:

x(x+y)+2yy+3zz=(x+12y)2+74y2+3z2

Da alle Summanden nicht negativ sind ist M positiv semidefinit. Darüber hinaus kann der Ausdruck nur 0 werden, wenn z=0 und y=0 und x+12y=0, also auch x=0. Deshalb ist M positiv definit.

PS: Bist Du sicher, dass Dein M richtig ist?. Definitheit spielt eigentlich nur für symmetrische Matrizen praktisch ein Rolle.

Gruß pwm
uni-bwl

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09:32 Uhr, 06.08.2009

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Du hast Recht, ich habe zu der aufgeschriebenen Matrix das falsche Ergebnis hinzugefügt.

Jedoch habe ich deine ausgerechnete Matrix auch in meinen Aufgaben stehen und da meinte der Prof dass diese indefinit sei....

Die Matrix die ich meinte lautet :

000
020:=M
003

Qv(M3)= v⋅M3v=2v2+3v2 0( positiv semidefinit )

eigentlich kann doch alles semidefinit weil wenn ich immer null einsetze kommt immer null raus!? So richtig verstanden habe ich das noch nicht :-(
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DalliKlick

DalliKlick

17:28 Uhr, 07.08.2009

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Es wird immer noch nicht ganz klar, was du da eigentlich berechnest. Hast du die Antwort von pwmeyer verstanden?

Was soll in deiner Lösungsgleichung v2 sein? Steht das für

v 2 oder steht das für v 2



Da die Lösung 0 ist, kann es nur für v 2 stehen. Richtig? Das kann aber nicht stimmen. Wie du bei der Lösung von pwmeyer sehen kannst, müßten in der Lösung die einzelnen x,y,z-Werte bzw. deiner Vorgabe folgend v 1 , v 2 , v 3 -Werte stehen, soweit sie nicht im Lösungsweg mit null zu multiplizieren waren.



Also ich komme jedenfalls auf 2 v 2 2 + 3 v 3 2 0

Zitat:

weil wenn ich immer null einsetze

Stop! Dein Vektor darf auf keinen Fall ein Nullvektor sein!!!

uni-bwl

uni-bwl aktiv_icon

17:03 Uhr, 08.08.2009

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genau diese Gleichung meinte ich
tut mir leid... ich weiß nicht wie man hier die Gleichungen richtig aufschreiben kann.

kann man nicht mal ganz genau aufschreiben wie man nun was genau einsetzten muss?
Damit ich mal sehen kann wie es genau funktioniert......

Danke
Ps. wäre gut wenn bis morgen jemand antworten würde weil Montag muss ich die Arbeit schreiben....
Antwort
sixshot

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17:05 Uhr, 08.08.2009

Antworten
hi
kannste nicht auch einfach die eigenwerte ausrechen, wenn die alle positiv sind hast du eine positiv definitie matrix, bei allen eine negativ definite matrix und wenn unterschiedliche vorzeichen da sind, dann hast du ne indefiniete.

ich hoffe ich konnte helfen.
grüße six
Antwort
DalliKlick

DalliKlick

09:44 Uhr, 09.08.2009

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Also ich halte es für schwierig, die gesamte Erklärung reinzuschreiben. Hast du kein Skript? Gibt es nicht andere, die du vor Ort fragen kannst. Wenn du so gar keinen Plan hast, dann wirds bis morgen über dieses Forum echt schwierig. Ich jedenfalls brauche eine Ewigkeit, bis ich mit dem Formeleditor hier irgendeine Matrix reingeschrieben habe. Und Scanner o.ä. habe ich nicht.

Schau ins Skript, versuche es zu verstehen, bei konkreten Verständnisproblemen bekommst du sicherlich auch Hilfe - aufgrund der Zeitproblematik solltest du das besser mit anderen lernen.

Vielleicht findet sich aber auch jemand, der den Lösungsweg hier posten kann.

Ich drücke die Daumen!

Antwort
sixshot

sixshot aktiv_icon

12:42 Uhr, 09.08.2009

Antworten
hi

charakteristisches polynom aufstellen, eigenwerte rausfinden und auf vorzeichen überprüfen, dann solltest du doch die definitheit sehen. hab nicht das ganze thema verfolgt. aber das ist was mit zu definitheit einfällt.
hoffe ich konnte helfen.

grüße six
uni-bwl

uni-bwl aktiv_icon

12:58 Uhr, 09.08.2009

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Ich glaub es scheitert schon daran dass ich nicht genau was mit dem Begriff " Eigenwerte" anfangen kann........
Antwort
sixshot

sixshot aktiv_icon

13:07 Uhr, 09.08.2009

Antworten
hi

oki, sagt dir der begriff determinante etwas?
du bildest die determinate deiner matrix -λ Einheitsmatrix

sodass auf allen hauptdiagonalelementen also ein -λ steht.
dann bildest du von deiner "neuen" matrix die determinante, was dann ein polynom n-ten grades wird und suchst nullstellen dieses polynoms, dass sind dann die eigenwerte deiner matrix.

soweit verstanden?

wenn alle eigenwerte positiv sind, dann ist deine matrix positiv definit.
wenn alle eigenwerte negativ sind, dann ist deine matrix negativ definit.
und wenn deine eigenwerte ein unterschiedliches vorzeichen haben ist sie indefinit.
wenn eine null drin vor kommt ist sie keines der oben genannten.

ich hoffe ich konnte helfen.
grüße six

Frage beantwortet
uni-bwl

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06:18 Uhr, 10.08.2009

Antworten
Ich danke allen für die schnellen Antworten...
Ich denke ich habe es im groben verstanden und gebe heute einfach mein bestes.....