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Forum "Lineare Algebra - Moduln und Vektorräume" - Innere direkte Summe
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Innere direkte Summe: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 00:47 So 26.02.2012
Autor: Lu-

Aufgabe
Teilräume [mm] W_1:=\{ \vektor{x \\ y} \in \IR^2 | x +y=0\} [/mm]
[mm] W_2:=\{\vektor{x \\ y} \in \IR^2|x-2y=0\} [/mm]
Zeige [mm] W_1 \oplus W_2= \IR^2 [/mm] und bestimme die Matrix der Projektion auf [mm] W_1 [/mm] längs [mm] W_2 [/mm] sowie die Matrix der Projektion auf [mm] W_2 [/mm] längs [mm] W_1. [/mm]



Grüße euch.
Beweis: [mm] W_1 \cap W_2 =\{0\} [/mm]
[mm] \vektor{x \\ y} \in W_1 \cap W_2 [/mm]
-> x+y=0 <=> y=-x
->x-2y=0
x-2*(-x)=0
<=>x+2x=0
<=>3x=0
x=0, y=0
[mm] \vektor{0 \\ 0} \in W_1 \cap W_2 [/mm]

Beweis [mm] W_1 [/mm] + [mm] W_2= \IR^2 [/mm]
Da habe ich Probleme, weil ich es nicht zum aufspalten schaffe.
Dann hab ich mir einen anderen Weg überlegt. Ich versuche die Basisvektoren des [mm] \IR^2 [/mm] , also [mm] e_1,e_2 [/mm] darzustellen als Summe von [mm] W_1 [/mm] + [mm] W_2. [/mm] Mittels Gleichungen kam ich dann auf:
[mm] \vektor{1 \\ 0} [/mm] = [mm] \vektor{1/3 \\ -1/3} +\vektor{2/3\\ 1/3} [/mm]
wobei erste Vektor [mm] \in W_1 [/mm] und zweite Vektor [mm] \in W_2 [/mm]

[mm] \vektor{0 \\ 1} [/mm] = [mm] \vektor{-2/3 \\ 2/3} +\vektor{2/3\\ 1/3} [/mm]
wobei erste Vektor [mm] \in W_1 [/mm] und zweite Vektor [mm] \in W_2 [/mm]


[mm] \forall \vektor{x \\ y} \in \IR^2 [/mm]
Gezeigt, dass  [mm] \vektor{x\\ y} \in W_1 [/mm] + [mm] W_2, \IR^2 \subseteq W_1 [/mm] + [mm] W_2. [/mm]


Leider brauch ich aber trotzdem die "aufgeschriebene " Zerlegung um das mit der Projektion zu machen! Kann mir da wer behilflich sein?
Danke,Liebe Grüße

        
Bezug
Innere direkte Summe: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 09:28 So 26.02.2012
Autor: fred97


> Teilräume [mm]W_1:=\{ \vektor{x \\ y} \in \IR^2 | x +y=0\}[/mm]
>  
> [mm]W_2:=\{\vektor{x \\ y} \in \IR^2|x-2y=0\}[/mm]
>  Zeige [mm]W_1 \oplus W_2= \IR^2[/mm]
> und bestimme die Matrix der Projektion auf [mm]W_1[/mm] längs [mm]W_2[/mm]
> sowie die Matrix der Projektion auf [mm]W_2[/mm] längs [mm]W_1.[/mm]
>  
> Grüße euch.
> Beweis: [mm]W_1 \cap W_2 =\{0\}[/mm]
>  [mm]\vektor{x \\ y} \in W_1 \cap W_2[/mm]
> -> x+y=0 <=> y=-x
>  ->x-2y=0
>  x-2*(-x)=0
>  <=>x+2x=0
>  <=>3x=0
>  x=0, y=0
>  [mm]\vektor{0 \\ 0} \in W_1 \cap W_2[/mm]
>
> Beweis [mm]W_1[/mm] + [mm]W_2= \IR^2[/mm]
>  Da habe ich Probleme, weil ich es
> nicht zum aufspalten schaffe.
>  Dann hab ich mir einen anderen Weg überlegt. Ich versuche
> die Basisvektoren des [mm]\IR^2[/mm] , also [mm]e_1,e_2[/mm] darzustellen als
> Summe von [mm]W_1[/mm] + [mm]W_2.[/mm] Mittels Gleichungen kam ich dann auf:
>  [mm]\vektor{1 \\ 0}[/mm] = [mm]\vektor{1/3 \\ -1/3} +\vektor{2/3\\ 1/3}[/mm]
> wobei erste Vektor [mm]\in W_1[/mm] und zweite Vektor [mm]\in W_2[/mm]
>  
> [mm]\vektor{0 \\ 1}[/mm] = [mm]\vektor{-2/3 \\ 2/3} +\vektor{2/3\\ 1/3}[/mm]
> wobei erste Vektor [mm]\in W_1[/mm] und zweite Vektor [mm]\in W_2[/mm]
>  
>
> [mm]\forall \vektor{x \\ y} \in \IR^2[/mm]
>  Gezeigt, dass  
> [mm]\vektor{x\\ y} \in W_1[/mm] + [mm]W_2, \IR^2 \subseteq W_1[/mm] + [mm]W_2.[/mm]
>  
>
> Leider brauch ich aber trotzdem die "aufgeschriebene "
> Zerlegung um das mit der Projektion zu machen! Kann mir da
> wer behilflich sein?

Es ist

          [mm] \vektor{x\\ y}=x\vektor{1\\ 0}+y\vektor{0\\ 1} [/mm]

Jetzt benutze

          [mm]\vektor{1 \\ 0}[/mm] = [mm]\vektor{1/3 \\ -1/3} +\vektor{2/3\\ 1/3}[/mm]

und

          [mm]\vektor{0 \\ 1}[/mm] = [mm]\vektor{-2/3 \\ 2/3} +\vektor{2/3\\ 1/3}[/mm]

FRED


>  Danke,Liebe Grüße


Bezug
                
Bezug
Innere direkte Summe: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 12:18 So 26.02.2012
Autor: Lu-

Hallo.

> $ [mm] \vektor{x\\ y}=x\vektor{1\\ 0}+y\vektor{0\\ 1} [/mm] $

          > $ [mm] \vektor{1 \\ 0} [/mm] $ = $ [mm] \vektor{1/3 \\ -1/3} +\vektor{2/3\\ 1/3} [/mm] $

> und

          > $ [mm] \vektor{0 \\ 1} [/mm] $ = $ [mm] \vektor{-2/3 \\ 2/3} +\vektor{2/3\\ 1/3} [/mm] $

[mm] \vektor{x\\ y}=x (\vektor{1/3 \\ -1/3} +\vektor{2/3\\ 1/3})+y(\vektor{-2/3 \\ 2/3} +\vektor{2/3\\ 1/3})= [/mm] x [mm] \vektor{1/3 \\ -1/3} [/mm] + [mm] y*\vektor{-2/3 \\ 2/3} +x\vektor{2/3\\ 1/3} [/mm] +y [mm] \vektor{2/3\\ 1/3} [/mm]

Wobei ersten beiden Summanden [mm] \in W_1 [/mm]
und zweiten beiden Summanden [mm] \in W_2 [/mm]
Ich hab das gefühlt, dass das zu kompliziert aufgeschrieben ist oder?

Bezug
                        
Bezug
Innere direkte Summe: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 07:59 Mo 27.02.2012
Autor: angela.h.b.

Hallo,

> [mm]\vektor{x\\ y}=x (\vektor{1/3 \\ -1/3} +\vektor{2/3\\ 1/3})+y(\vektor{-2/3 \\ 2/3} +\vektor{2/3\\ 1/3})=[/mm]
> x [mm]\vektor{1/3 \\ -1/3}[/mm] + [mm]y*\vektor{-2/3 \\ 2/3} +x\vektor{2/3\\ 1/3}[/mm]  +y [mm]\vektor{2/3\\ 1/3}[/mm]

[mm] =\underbrace{(x-2y)\vektor{1/3\\-1/3}}_{\in W_1}+\underbrace{(x+y)\vektor{2/3\\1/3}}_{\in W_2}. [/mm]

LG Angela



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