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Unterraum: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 19:54 Di 18.10.2011
Autor: qed

Aufgabe
Sei [mm] A\inM_{mn}(\IR). [/mm] Zeigen sie, dass [mm] U=\{u\in\IR^m | \exists x\in\IR^n : Ax=u\} [/mm] ein Unterraum von [mm] \IR^m [/mm] ist.

Hallo an alle,

ich komme bei diesem Problem nicht weiter:

Verwenden möchte ich das Unterraumkriterium:

(1) [mm] 0\in\IR^m [/mm] gilt, da A0=0 und somit liegt der Nullvektor aus [mm] \IR^m [/mm] in U.
Hier hörts dann auch schon auf.

(2) [mm] v_{1}, v_{2}\in [/mm] U [mm] \Rightarrow v_{1}+v_{2}\in [/mm] U
Ansatz:
[mm] Ax=v_{1}+v_{2} [/mm] ist lösbar. Dies wollte ich dadurch zeigen, dass sich der Rang der erweiterten Koeffizientenmatrix A' (aus A und dem Ergebnisvektor [mm] v_{1}+v_{2}) [/mm] nicht ändert wenn [mm] Ax=v_{1} [/mm] und [mm] Ax=v_{2} [/mm] lösbar sind (also das immer Rg(A)=Rg(A') gilt).

Ist dieser Ansatz überhaupt richtig/sinnvoll?
Hat jemand einen Tip für mich wie ich das zeigen kann oder vieleicht einen anderen Ansatz.

(3) [mm] v\in [/mm] U und [mm] a\in\IR \Rightarrow av\in [/mm] U.
Noch keinen Ansatz bin aber am basteln.

Vorab vielen Dank.

Viele Grüße.

qed.

Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.




        
Bezug
Unterraum: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 20:17 Di 18.10.2011
Autor: tobit09

Hallo qed und herzlich [willkommenmr]!

> (1) [mm]0\in\IR^m[/mm] gilt, da A0=0 und somit liegt der Nullvektor
> aus [mm]\IR^m[/mm] in U.

[ok] (Am Anfang meinst du wohl [mm] $0\in [/mm] U$ statt [mm] $0\in\IR^m$.) [/mm]

> (2) [mm]v_{1}, v_{2}\in[/mm] U [mm]\Rightarrow v_{1}+v_{2}\in[/mm] U
>  Ansatz:
> [mm]Ax=v_{1}+v_{2}[/mm] ist lösbar. Dies wollte ich dadurch zeigen,
> dass sich der Rang der erweiterten Koeffizientenmatrix A'
> (aus A und dem Ergebnisvektor [mm]v_{1}+v_{2})[/mm] nicht ändert
> wenn [mm]Ax=v_{1}[/mm] und [mm]Ax=v_{2}[/mm] lösbar sind (also das immer
> Rg(A)=Rg(A') gilt).

Viel zu kompliziert gedacht! Vergiss nicht auszunutzen, dass [mm] $v_1,v_2\in [/mm] U$ gilt. Also existieren [mm] $x_1,x_2\in\IR^n$ [/mm] mit [mm] $Ax_1=v_1$ [/mm] und [mm] $Ax_2=v_2$. [/mm] Jetzt betrachte [mm] $x:=x_1+x_2\in\IR^n$... [/mm]

> (3) [mm]v\in[/mm] U und [mm]a\in\IR \Rightarrow av\in[/mm] U.
>  Noch keinen Ansatz bin aber am basteln.

Wenn du (2) gelöst hast, hast du gute Chancen, auch (3) zu schaffen!

Viele Grüße
Tobias

Bezug
                
Bezug
Unterraum: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 21:43 Di 18.10.2011
Autor: qed

Hallo Tobias,

vielen Dank für deine Hilfe.

(1) Richtig, ich meinte [mm]0\in U[/mm]

(2) Seien [mm]v_{1}[/mm],[mm]v_{2} \in U[/mm], d.h. es gibt [mm]x_{1}[/mm],[mm]x_{2}\in \IR^n[/mm] mit [mm]Ax_{1}=v_{1}[/mm] und [mm]Ax_{2}=v_{2}[/mm].
Sei nun [mm]x:=x_{1}+x_{2}[/mm]. Dann gilt [mm]x\in \IR^n[/mm] und [mm]x[/mm] ist eine Lösung des linearen Gleichungssystems [mm]Ax=v_{1}+v_{2}[/mm]. Es folgt [mm]v_{1}+v_{2}\in U[/mm].

(3) Sei [mm]u\in U[/mm] und [mm]a\in \IR[/mm]. Dann gilt [mm]ax\in\IR^n[/mm] und es ist [mm]A(ax)=au[/mm]. Es folgt [mm]au\in U[/mm].

Nochmal danke.

Viele Grüße

qed



Bezug
                        
Bezug
Unterraum: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 21:52 Di 18.10.2011
Autor: tobit09

[ok] Super, das sieht gut aus!

Nur bei (3) nicht vergessen, das x einzuführen. ;-)

Bezug
                                
Bezug
Unterraum: Mitteilung
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 22:02 Di 18.10.2011
Autor: qed

Hallo Tobias,

danke für den Hinweis. Das mach im auf jeden Fall.

Viele Grüße und noch einen schönen Abend.

qed

Bezug
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