Vektoren & lineare Abbildungen
59 cards · 🇩🇪 Deutsch
Vektoroperationen und lineare Abbildungen/Matrizen.
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1 / 10Vektorraum
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- 1VektorraumEine Menge, deren Elemente (Vektoren) addiert und mit Skalaren multipliziert werden können, unter Erfüllung von acht Axiomen wie Assoziativität, Kommutativität, neutralen Elementen und Distributivität.
- 2Zwei grundlegende Operationen in einem VektorraumVektoraddition (ordnet zwei Vektoren v + w zu) und Skalarmultiplikation (ordnet einem Skalar a und Vektor v den Vektor av zu).
- 3NullvektorEin Element 0 ∈ V, sodass v + 0 = v für alle Vektoren v im Vektorraum gilt. Es ist das neutrale Element der Vektoraddition.
- 4Additives Inverses eines Vektors vEin Element −v, sodass v + (−v) = 0 gilt. Jeder Vektor in einem Vektorraum muss ein additives Inverses besitzen.
- 5Skalar im Kontext von VektorräumenEin Element des zugrunde liegenden Körpers (meist reelle oder komplexe Zahlen), mit dem Vektoren bei der Skalarmultiplikation multipliziert werden.
- 6LinearkombinationEin Ausdruck der Form a₁v₁ + a₂v₂ + ... + aₙvₙ, wobei aᵢ Skalare und vᵢ Vektoren sind.
- 7Vektoren linear unabhängig seinKein Element der Menge lässt sich als Linearkombination der anderen darstellen; gleichbedeutend: eine Linearkombination ist genau dann gleich null, wenn alle Koeffizienten null sind.
- 8Linearer UnterraumEine nicht-leere Teilmenge eines Vektorraums, die unter Vektoraddition und Skalarmultiplikation abgeschlossen ist (Summen und Skalarvielfache von Elementen bleiben in der Teilmenge).
- 9Aufspann (Span) einer VektormengeDer kleinste lineare Unterraum, der die Menge enthält; gleichbedeutend die Menge aller Linearkombinationen von Elementen dieser Menge.
- 10Basis eines VektorraumsEine Teilmenge, deren Elemente linear unabhängig sind und den gesamten Vektorraum aufspannen.
- 11Dimension eines VektorraumsDie Mächtigkeit (Anzahl der Elemente) einer beliebigen Basis; alle Basen eines Vektorraums haben dieselbe Mächtigkeit.
- 12KoordinatenvektorenDas n-Tupel von Skalaren (Koeffizienten), das einen Vektor eindeutig als Linearkombination der Basisvektoren darstellt.
- 13Lineare Abbildung (lineare Transformation)Eine Funktion f zwischen Vektorräumen, die Summen und Skalarmultiplikation erhält: f(u + v) = f(u) + f(v) und f(av) = af(v).
- 14Welche Eigenschaft hat jede lineare Abbildung bezüglich des Ursprungs?Eine lineare Abbildung bildet den Ursprung des Definitionsbereichs stets auf den Ursprung des Wertebereichs ab: f(0) = 0.
- 15Isomorphismus zwischen VektorräumenEine lineare Abbildung, die bijektiv ist (sowohl injektiv als auch surjektiv), d. h. sie besitzt eine ebenfalls lineare Umkehrabbildung.
- 16Linearer EndomorphismusEine lineare Abbildung eines Vektorraums in sich selbst: f : V → V.
- 17Kern (Nullraum) einer linearen Abbildung f : V → WDie Menge aller Vektoren in V, die auf null in W abgebildet werden: ker(f) = {v ∈ V : f(v) = 0}. Er ist ein Unterraum von V.
- 18Bild (Wertebereich) einer linearen Abbildung f : V → WDie Menge aller Vektoren in W, die Bild eines Vektors aus V sind: im(f) = {f(v) : v ∈ V}. Es ist ein Unterraum von W.
- 19Formuliere den Rangsatz (Dimensionssatz).Für eine lineare Abbildung f : V → W mit endlichdimensionalem V gilt: dim(V) = dim(ker(f)) + dim(im(f)), also Dimension des Definitionsbereichs = Defekt + Rang.
- 20Rang einer linearen TransformationDie Dimension des Bildes (Wertebereichs) der Transformation, bezeichnet mit rank(f) oder dim(im(f)).
- 21Defekt (Nullität) einer linearen TransformationDie Dimension des Kerns (Nullraums) der Transformation, bezeichnet mit nullity(f) oder dim(ker(f)).
- 22Wie werden lineare Abbildungen durch Matrizen dargestellt?Sobald Basen für Definitions- und Wertebereich gewählt sind, wird eine lineare Abbildung eindeutig durch eine Matrix dargestellt, deren Spalten die Bilder der Basisvektoren enthalten.
- 23Wie hängt Matrixmultiplikation mit linearen Abbildungen zusammen?Die Verkettung linearer Abbildungen entspricht der Matrixmultiplikation; sind f und g lineare Abbildungen, ist die Matrix von g∘f das Produkt ihrer Matrizen.
- 24Was sagt die Determinante einer Matrix über die zugehörige lineare Abbildung aus?Ob die Abbildung ein Isomorphismus (bijektiv) ist; die Abbildung ist genau dann ein Isomorphismus, wenn die Determinante ungleich null ist.
- 25Eigenvektor einer linearen Transformation f : V → VEin von null verschiedener Vektor v, sodass f(v) = λv für einen Skalar λ gilt (der Eigenvektor wird durch die Transformation skaliert).
- 26EigenwertDer Skalar λ, der einem Eigenvektor v zugeordnet ist und f(v) = λv für einen linearen Endomorphismus f erfüllt.
- 27Wie werden die Eigenwerte einer Matrix A berechnet?Durch Bestimmung der Nullstellen des charakteristischen Polynoms det(A - λI) = 0, wobei I die Einheitsmatrix ist.
- 28EigenraumDie Menge aller Eigenvektoren zu einem bestimmten Eigenwert, zusammen mit dem Nullvektor. Er bildet einen Vektorunterraum.
- 29Dualraum V*Der Raum aller linearen Funktionale (linearen Abbildungen) von V in den Körper F, bezeichnet mit V* = Hom(V, F).
- 30Lineares FunktionalEine lineare Abbildung von einem Vektorraum in seinen zugrunde liegenden Skalarkörper, f : V → F.
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