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Forum "Lineare Algebra - Matrizen" - Idempotenz und Involution
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Idempotenz und Involution: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:10 Sa 21.01.2012
Autor: JohnB

Aufgabe
Eine (n x n)-Matrix P heißt idempotent, falls $ [mm] P^2=P [/mm] $ ist. Eine (n x n)-Matrix I heißt involutorisch, falls $ [mm] I^2=E [/mm] $, wobei $ [mm] E=E_{n} [/mm] $ die Einheitsmatrix vom Typ (n x n) ist. Zeigen Sie, dass eine Matrix P genau dann idemptotent ist, wenn die Matrix $ I=2P-E $ involutorisch ist.

Also z.z. ist: P idemptotent, wenn I=2P-E involutirsch.

Ich quadriere die Gleichung und erhalte

$ [mm] I^2=(2P-E)^2 [/mm] $

wobei $ [mm] I^2 [/mm] $ nach Voraussetzung E ist, also

$ [mm] E=(2P-E)^2 [/mm] $

Rechts kann (?) ich die binomische Formel verwenden, also

$ [mm] E=(2P)^2-2PE+E^2 [/mm] $

$ [mm] E^2 [/mm] $ ist gleich $ E $ und $ 2PE$ ist gleich $ 2P $ , also


$ [mm] E=(2P)^2-2P+E [/mm] $
$ [mm] \gdw 0=4*P^2-2P [/mm] $
$ [mm] \gdw 2P=4P^2 [/mm] $
$ [mm] \gdw \bruch{1}{2}P=P^2 [/mm] $

Das stimmt aber nicht ganz. Wahrscheinlich ist was bei den Umformungen nicht ganz richtig, weil andere Regeln gelten.

Wäre für Hilfe dankbar!

        
Bezug
Idempotenz und Involution: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:16 Sa 21.01.2012
Autor: fred97


> Eine (n x n)-Matrix P heißt idempotent, falls [mm]P^2=P[/mm] ist.
> Eine (n x n)-Matrix I heißt involutorisch, falls [mm]I^2=E [/mm],
> wobei [mm]E=E_{n}[/mm] die Einheitsmatrix vom Typ (n x n) ist.
> Zeigen Sie, dass eine Matrix P genau dann idemptotent ist,
> wenn die Matrix [mm]I=2P-E[/mm] involutorisch ist.
>  Also z.z. ist: P idemptotent, wenn I=2P-E involutirsch.

.....und umgekehrt .. !

>  
> Ich quadriere die Gleichung und erhalte
>  
> [mm]I^2=(2P-E)^2[/mm]
>  
> wobei [mm]I^2[/mm] nach Voraussetzung E ist, also
>  
> [mm]E=(2P-E)^2[/mm]
>  
> Rechts kann (?)

Ja, denn PE=EP

>  ich die binomische Formel verwenden, also
>  
> [mm]E=(2P)^2-2PE+E^2[/mm]


Dann verwende die Formel doch richtig !

[mm]E=(2P)^2-4PE+E^2[/mm]


>  
> [mm]E^2[/mm] ist gleich [mm]E[/mm] und [mm]2PE[/mm] ist gleich [mm]2P[/mm] , also
>  
>
> [mm]E=(2P)^2-2P+E[/mm]
>  [mm]\gdw 0=4*P^2-2P[/mm]
>  [mm]\gdw 2P=4P^2[/mm]
>  [mm]\gdw \bruch{1}{2}P=P^2[/mm]
>  
> Das stimmt aber nicht ganz. Wahrscheinlich ist was bei den
> Umformungen nicht ganz richtig,

s.o.

FRED

> weil andere Regeln gelten.
>  
> Wäre für Hilfe dankbar!


Bezug
                
Bezug
Idempotenz und Involution: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 17:24 Sa 21.01.2012
Autor: JohnB

Ah, jetzt sehe ich es. Wie blöd von mir.

Also auch andersrum? OK, werd's tun (klang für mich sprachlich eher anders)

Danke für den Hinweis! :)

Bezug
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