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Forum "Uni-Lineare Algebra" - Parallelogram
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Parallelogram: Aufgabe
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:18 Mo 30.05.2005
Autor: NECO

Guten Tag. Zurzeit beschäfzige ich mich mit Lineare Algebra. Hier ist aber so eine komische Aufgabe. Ich weiß schon was lineare Abbildung ist. Aber das ist bisschen schwierig für mich zu beweisen. Villeich bekommen wir das zusammen hin. Ich hoffe es.

Sei [mm] P\subset \IR^{2} [/mm] ein Parallelogram aufgespannt von Vektoren u und v. Sei f eine lineare Abbildung f:  [mm] \IR^{2} \to \IR^{2} [/mm] und A die dazugehörige Matrix.  Jetz muss ich diese Formel beweisen.


[mm] vol(f(P))=det(A)\*vol(P) [/mm]

ehrlich gesagt habe ich garnichts verstanden.

        
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Parallelogram: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 17:44 Mo 30.05.2005
Autor: banachella

Hallo!

Denk daran, dass $f(P)$ auch ein Parallelogramm ist, dass von den Vektoren $f(u)$ und $f(v)$ aufgespannt wird...
Weißt du, wie du die Fläche des Parallelogramms berechnen musst?

Gruß,  banachella

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Parallelogram: Frage
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 17:52 Mo 30.05.2005
Autor: NECO

Ja. Mann muss ja Paralel durch zwei teilen. dann haben wir zwei gleiche Dreiecke. Aber kannst du mir helfen diese Aufgabe zu beweisen. :-)

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Parallelogram: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 12:58 Di 31.05.2005
Autor: Julius

Hallo NECO!

Du findest []hier eine Herleitung für den Flächeninhalt eines Parallelogramms als Determinante.

Wird das Parallelogramm durch [mm] $\vec{x}=\pmat{x_1 \\ x_2}$ [/mm] und [mm] $\vec{y}=\pmat{y_1 \\y_2}$ [/mm] aufgespannt, dann gilt für den Flächeninhalt (siehe Herleitung im Link):

[mm] $A_{vorher}= |\det(\vec{x} [/mm] & [mm] \vec{y})| [/mm] = [mm] |x_1y_2 [/mm] - [mm] x_2y_1|.$ [/mm]

Nun betrachten wir die lineare Abbildung, die durch die Multiplikation mit der Matrix

[mm] $M=\pmat{a & b \\ c & d}$ [/mm]

gegeben wird.

Dann gilt für den Flächeninhalt des enstehenden Bildparallelogramms nach der obigen Formel, angewendet auf:

$M [mm] \cdot \vec{x}= \pmat{ax_1 + bx_2 \\ cx_1 + dx_2}$ [/mm]

und

$M [mm] \cdot \vec{y}= \pmat{ay_1 + by_2 \\ cy_1 + dy_2}$: [/mm]

[mm] $A_{nachher}$ [/mm]

$= [mm] |(ax_1+bx_2)\cdot (cy_1+dy_2) [/mm] - [mm] (cx_2+dx_2)(ay_1+by_2)|$ [/mm]

$= [mm] |acx_1y_1 [/mm] + [mm] adx_1y_2 [/mm] + [mm] bcx_2y_1 [/mm] + [mm] bdx_2y_2 [/mm] - [mm] acx_1y_1 -cbx_1y_2 -adx_2y_1-bdx_2y_2|$ [/mm]

$= [mm] |adx_1y_2 [/mm] + [mm] bcx_2y_1 [/mm] - [mm] cbx_1y_2 [/mm] - [mm] adx_2y_1|$ [/mm]

$= |ad-bc| [mm] \cdot [/mm] |ad-bc|$

$= [mm] |\det(M)| \cdot A_{vorher}$. [/mm]

Natürlich hätte man hier auch eleganter (ausgehend von Einheitsquadrat) über den Determinantenmultiplikationssatz argumentieren können, aber ich fand es witziger das mal tatsächlich nachzurechnen. ;-)

Viele Grüße
Julius



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