Skip to main content

2024 | Buch

Arbeitsbuch zur linearen Algebra

Aufgaben mit ausführlichen Lösungen und Vertiefungen

verfasst von: Laurenz Göllmann, Christian Henig

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

insite
SUCHEN

Über dieses Buch

Dieses Arbeitsbuch enthält zahlreiche Aufgaben großer thematischer Breite und unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade – einschließlich vollständiger und ausführlicher Lösungen.

Das Buch greift als optimale Ergänzung zum Lehrbuch Lineare Algebra im algebraischen Kontext mit derselben Kapitelstruktur die dort genannten Aufgaben auf. Darüber hinaus ergänzt es weitere Übungen – zur Vertiefung oder um in neue Themen einzuführen. Es ist aber auch völlig unabhängig vom Lehrbuch nutzbar.

Neben Aufgaben zu linearen Gleichungssystemen, deren Lösungsverfahren und -theorie, Matrizenrechnung und Determinanten finden sich auch Übungen zur Eigenwerttheorie, Matrixdiagonalisierung und -trigonalisierung, zu Vektorräumen und Homomorphismen sowie zu Bilinearformen. Darüber hinaus wird mit Aufgaben zu Markov-Ketten und linearen Differenzialgleichungssystemen die Anwendung der linearen Algebra auf andere Bereiche der Mathematik angesprochen. Ein separates Kapitel mit Minitests dient der schnellen Überprüfung des eigenen Wissens zu besonders zentralen Themen.

Viele Aufgaben lassen sich ohne weitere Hilfsmittel lösen, während andere, vor allem praxisorientierte Problemstellungen, den Einsatz mathematischer Software nahelegen. Daher wird bei diesen Aufgaben der Lösungsweg durch den Einsatz von MATLAB® und Python ergänzt.

Für die 2. Auflage wurde das Buch vollständig überarbeitet und auf die 3. Auflage des Lehrbuchs abgestimmt. Vor allem bei komplexeren Aufgabenstellungen sind nun Lösungshinweise angegeben, welche beim Lösen unterstützen, die vollständige Lösung aber noch nicht vorweg nehmen. Neu ist außerdem die teilweise Darstellung der Lösungen in Python. Die Programmcodes (MATLAB® und Python) werden nun ergänzend online zur Verfügung gestellt.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Algebraische Strukturen
Zusammenfassung
Es sei R ein Ring. Zeigen Sie für alle \(a,b\in R\)
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 2. Lineare Gleichungssysteme, Matrizen und Determinanten
Zusammenfassung
Lösen Sie die folgenden linearen Gleichungssysteme durch das Gauß’sche Eliminationsverfahren. Bringen Sie die linearen Gleichungssysteme zuvor in Matrix-Vektor-Schreibweise.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 3. Erzeugung von Vektorräumen
Zusammenfassung
Wir reduzieren das Tableau der Spaltenvektoren \({\textbf {u}}_1,{\textbf {u}}_2,{\textbf {u}}_3,{\textbf {u}}_4,{\textbf {u}}_5\) durch elementare Spaltenumformungen.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 4. Lineare Abbildungen und Bilinearformen
Zusammenfassung
Es sei V ein endlich-dimensionaler \(\mathbb {K}\)-Vektorraum und W ein \(\mathbb {K}\)-Vektorraum.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 5. Produkte in Vektorräumen
Zusammenfassung
Gegeben seien die folgenden drei räumlichen Vektoren.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 6. Eigenwerte und Eigenvektoren
Zusammenfassung
Aufgabe 6.1 Berechnen Sie die Eigenwerte und Eigenräume der reellen \(4\times 4\)-Matrix
$$ A=\begin{pmatrix} 1 & 2 & 0 & 0\\ 2 & 1 & 0 & 0\\ 0 & 0 & 2 & 1\\ 0 & 0 & 1 & 2 \end{pmatrix}. $$
Geben Sie auch jeweils die algebraische und geometrische Ordnung der Eigenwerte an. Bestimmen Sie einen Vektor \({\textbf {v}}\not ={\textbf {0}}\), der durch Multiplikation mit A nicht verändert wird.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 7. Trigonalisierung und Normalformen
Zusammenfassung
Zeigen Sie, dass die algebraische Ordnung eines Eigenwertes eine Obergrenze für die Stufe eines Hauptvektors zu diesem Eigenwert darstellt.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 8. Anwendungen
Zusammenfassung
Es sei \((V,\langle \cdot ,\cdot \rangle )\) ein durch das Skalarprodukt.
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Kapitel 9. Minitests
Zusammenfassung
Gegeben sei eine \(n\times n\)-Matrix A über \(\mathbb {R}\), für die es keinen nicht-trivialen Vektor \({\textbf {v}}\in \mathbb {R}^n\) gibt mit \({\textbf {0}}=A{\textbf {v}}\).
Laurenz Göllmann, Christian Henig
Backmatter
Metadaten
Titel
Arbeitsbuch zur linearen Algebra
verfasst von
Laurenz Göllmann
Christian Henig
Copyright-Jahr
2024
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-662-69189-2
Print ISBN
978-3-662-69188-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-69189-2