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Stefan Kebekus
2025-10-15 12:35:43 +02:00
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@@ -244,7 +244,7 @@ Beispiele.
\begin{bsp}[Einschränkungen von Normen]
Es sei $\bigl( V, \|\|_V\bigr)$ ein normierter Vektorraum und $U ⊆ V$ sei ein
Untervektorraum. Dann ist die Einschränkung $\|\|_V|_W$ eine Norma auf $W$.
Untervektorraum. Dann ist die Einschränkung $\|\|_V|_W$ eine Norm auf $W$.
\end{bsp}

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@@ -62,7 +62,7 @@ aufeinander“. Wir definieren „orthogonal“ mithilfe des Skalarproduktes.
\vec{u}_i$ ist für alle Indizes $i ∈ I$.
\end{beobachtung}
\begin{rem}[Orthogonale Unterräume in LA1 - Dualraum]\label{rem:8-1-4}%
\begin{bemerkung}[Orthogonale Unterräume in LA1 - Dualraum]\label{bem:8-1-4}%
Wir hatten in Kapitel 12 der Vorlesung „Lineare Algebra I“ bereits einen
Begriff von „orthogonalen Unterraum“. Die Situation war die, dass es einen
$k$-Vektorraum $V$ gab und einen Untervektorraum $W ⊆ V$. In dieser Situation
@@ -72,7 +72,7 @@ aufeinander“. Wir definieren „orthogonal“ mithilfe des Skalarproduktes.
\]
Manchmal hatte ich auch $W^\perp$ statt $W⁰$ geschrieben. Wir werden in
Abschnitt~\vref{sec:dual} sehen, wie die Begriffe zusammenhängen.
\end{rem}
\end{bemerkung}
\begin{bsp}[Der Standardraum $^n$]
Betrachten den Vektorraum $^n$ mit dem Standardskalarprodukt. Dann ist die
@@ -236,7 +236,7 @@ $V^*$.
\video{12-2}
\end{proof}
In Bemerkung~\ref{rem:8-1-4} hatte ich schon versprochen, den Zusammenhang
In Bemerkung~\ref{bem:8-1-4} hatte ich schon versprochen, den Zusammenhang
zwischen den „orthogonalen Unterräumen“ aus der Vorlesung „Lineare Algebra I“
und dem „orthogonalen Komplement“ aus Definition~\ref{def:orth} zu klären. Der
folgende Satz löst dieses Versprechen ein.
@@ -277,10 +277,10 @@ folgende Satz löst dieses Versprechen ein.
Das ist aber klar nach Definition von $U^\perp$.
\end{proof}
\begin{rem}
\begin{bemerkung}
In unendlich-dimensionalen Vektorräumen ist die Aussage von
Korollar~\ref{kro:8-3-3} im Allgemeinen falsch!
\end{rem}
\end{bemerkung}
\subsubsection{Unitäre Vektorräume}

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@@ -80,14 +80,14 @@ folgende Situation.
\video{13-3}
\end{proof}
\begin{rem}[Die Determinante]\label{rem:9-1-7}%
\begin{bemerkung}[Die Determinante]\label{bem:9-1-7}%
Erinnern Sie sich daran, dass die Determinante eines Endomorphismus das
Produkt der Eigenwerte ist (mit algebraischer Vielfachheit!). In der
Situation von Proposition~\ref{prop:9-1-6} folgt deshalb aus Punkt
\ref{il:9-1-7-2}, dass $|\det f|=1$ ist. Im Fall einer orthogonalen Abbildung
ist die Determinante reell, also kommen für $\det f$ nur die Zahlen $± 1$
infrage.
\end{rem}
\end{bemerkung}
\begin{aufgabe}[Es reicht nicht, Orthogonalität zu erhalten]
Situation wie in \ref{sit:9-1-1}. Ein Blick auf Punkt~\ref{il:9-1-7-3} könnte
@@ -209,7 +209,7 @@ erweitern.
\section{Normalformen unitärer Endomorphismen}
Wir haben orthogonale und unitäre Endomorphismen und Matrizen diskutiert, haben
aber im Moment vermutlich noch eine Idee, wie wir uns die Endomorphismen
aber im Moment vermutlich noch keine Idee, wie wir uns die Endomorphismen
vorstellen sollen. In diesem Abschnitt diskutiere ich unitäre Endomorphismen;
im nächsten Abschnitt diskutieren wir dann den orthogonalen Fall. Wie immer
zeigt sich, dass die Situation über den komplexen Zahlen relativ einfach ist und
@@ -246,7 +246,7 @@ Ich hatte oben schon geschrieben, dass die orthogonaler Endomorphismen
schwieriger zu beschreiben sind als unitäre; dieser Abschnitt ist
dementsprechend auch länger als der Vorhergehende. Ich fange damit an, dass ich
die orthogonalen $22$-Matrizen beschreibe. Um die Fallunterscheidung zu
verstehen, erinnern sie sich bitte an Bemerkung~\vref{rem:9-1-7}, die
verstehen, erinnern sie sich bitte an Bemerkung~\vref{bem:9-1-7}, die
sicherstellt, dass die Determinante einer orthogonalen Matrix stets $± 1$ ist.
\begin{satz}[Normalform von Matrizen aus $\mathcal{O}_2$]\label{satz:9-2-7}%

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@@ -818,15 +818,44 @@ und Sportwissenschaft“. Wikipedia nennt unter anderem noch folgende Beispiele
neuronalen Netzen. Dort dient die PCA zur Merkmals-Trennung im Rahmen der
automatischen Klassifizierung bzw. in der Mustererkennung.
\item \foreignlanguage{english}{In quantitative finance, principal component
analysis can be directly applied to the risk management of interest rate
derivative portfolios. Trading multiple swap instruments which are usually a
function of 30-500 other market quotable swap instruments is sought to be
reduced to usually 3 or 4 principal components, representing the path of
interest rates on a macro basis. Converting risks to be represented as those
to factor loadings (or multipliers) provides assessments and understanding
beyond that available to simply collectively viewing risks to individual
30-500 buckets.}
\item Wikipedia schreibt: \foreignlanguage{english}{In quantitative finance, PCA
is used in financial risk management, and has been applied to other problems
such as portfolio optimization.
PCA is commonly used in problems involving fixed income securities and
portfolios, and interest rate derivatives. Valuations here depend on the entire
yield curve, comprising numerous highly correlated instruments, and PCA is used
to define a set of components or factors that explain rate movements, thereby
facilitating the modelling. One common risk management application is to
calculating value at risk, VaR, applying PCA to the Monte Carlo simulation.
Here, for each simulation-sample, the components are stressed, and rates, and in
turn option values, are then reconstructed; with VaR calculated, finally, over
the entire run. PCA is also used in hedging exposure to interest rate risk,
given partial durations and other sensitivities. Under both, the first three,
typically, principal components of the system are of interest (representing
"shift", "twist", and "curvature"). These principal components are derived from
an eigen-decomposition of the covariance matrix of yield at predefined
maturities; and where the variance of each component is its eigenvalue (and as
the components are orthogonal, no correlation need be incorporated in subsequent
modelling).
For equity, an optimal portfolio is one where the expected return is maximized
for a given level of risk, or alternatively, where risk is minimized for a given
return; see Markowitz model for discussion. Thus, one approach is to reduce
portfolio risk, where allocation strategies are applied to the "principal
portfolios" instead of the underlying stocks. A second approach is to enhance
portfolio return, using the principal components to select companies' stocks
with upside potential. PCA has also been used to understand relationships
between international equity markets, and within markets between groups of
companies in industries or sectors.
PCA may also be applied to stress testing, essentially an analysis of a bank's
ability to endure a hypothetical adverse economic scenario. Its utility is in
"distilling the information contained in [several] macroeconomic variables into
a more manageable data set, which can then [be used] for analysis." Here, the
resulting factors are linked to e.g. interest rates based on the largest
elements of the factor's eigenvector and it is then observed how a "shock" to
each of the factors affects the implied assets of each of the banks.}
\end{itemize}
% !TEX root = LineareAlgebra2

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@@ -123,7 +123,7 @@ wissen, ob sie Null sind oder nicht.
\end{aufgabe}
In Tensorprodukten sind im Allgemeinen nicht alle Tensoren rein. Es gilt aber
die Tatsache, dass jeder Tensor eine Linearkombination von reinen Tensoren sind.
die Tatsache, dass jeder Tensor eine Linearkombination von reinen Tensoren ist.
Das ist beruhigend, denn das bedeutet zumindest, dass wir alle Tensoren
hinschreiben können.
@@ -335,7 +335,7 @@ Matrizen diskutieren.
\[
\varphi_{A_1} : k^{b_1} → k^{a_1},\quad %
\varphi_{A_2} : k^{b_2} → k^{a_2} \quad\text{und}\quad %
\varphi_{A_1}\varphi_{A_1} : k^{b_1}⊗ k^{b_1} → k^{a_1}⊗ k^{a_2}.
\varphi_{A_1}\varphi_{A_1} : k^{b_1}⊗ k^{b_2} → k^{a_1}⊗ k^{a_2}.
\]
Wir statten die Räume $k^{a_1}$, $k^{a_2}$, $k^{b_1}$ und $k^{b_2}$ jeweils
mit den kanonischen Standardbasen aus, wählen die lexikografisch angeordneten
@@ -404,7 +404,7 @@ Folge der universellen Eigenschaften.
\]
ist bilinear. Also gibt es gemäß der universellen Eigenschaft des
Tensorprodukts genau eine lineare Abbildung $η$, sodass das folgende Diagramm
kommutiert,
kommutiert:
\[
\begin{tikzcd}
kV \ar[d, equals] \ar[r, "τ"] & k⊗V \ar[d, "∃! η"]\\

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@@ -45,7 +45,7 @@ Tensorprodukte von mehr als zwei Vektorräumen definieren.
V_n$}\index{Tensorprodukt!von mehreren Vektorräumen} ist ein Vektorraum $T$
zusammen mit einer multilinearen Abbildung $τ: V_1 V_n → T$, sodass für
alle multilinearen Abbildungen $s: V_1 V_n → W$ genau eine lineare
Abbildung $η: T → W$ existiert, sodass das folgende Diagramm kommutiert
Abbildung $η: T → W$ existiert, sodass das folgende Diagramm kommutiert:
\[
\begin{tikzcd}[column sep=2cm]
V_1 V_n \ar[r, "τ\text{, multilin.}"] \ar[d, equal] & T \ar[d, "∃! η\text{, linear}"]\\

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@@ -32,8 +32,8 @@ beschränken, die alternierend sind.
s(\vec{v}_1, …, \vec{v}_n) = \vec{0}_W
\end{equation}
für jedes Tupel $(\vec{v}_1, …, \vec{v}_n)$ von Vektoren gilt, in dem ein
Vektor mehr als ein mal auftritt. Formell: die multilineare Abbildung $s$
heißt alternierend, falls die Gleichung~\eqref{eq:dfjgh} für jedes Tupel
Vektor mehrmals auftritt. Formell: die multilineare Abbildung $s$ heißt
alternierend, falls die Gleichung~\eqref{eq:dfjgh} für jedes Tupel
$(\vec{v}_1, …, \vec{v}_n)$ von Vektoren gilt, für das es zwei
unterschiedliche Indizes $i \ne j$ gibt mit $\vec{v}_i = \vec{v}_j$.
\end{defn}
@@ -246,9 +246,9 @@ und
& (λ,ν) && λ·ν.
\end{matrix}
\]
Diese „Definitionen“ verwenden die analog die schreckliche
Notation~\ref{15-2-7}. Rechnen Sie als Hausaufgabe nach, dass die Abbildung
wohldefiniert ist! Jetzt definieren wir die äußere Algebra.
Diese „Definitionen“ verwenden analog die schreckliche Notation~\ref{15-2-7}.
Rechnen Sie als Hausaufgabe nach, dass die Abbildung wohldefiniert ist! Jetzt
definieren wir die äußere Algebra.
\begin{konstruktion}[Äußere Algebra]
Es sei $k$ ein Körper und es sei $V$ ein $k$-Vektorraum. Betrachte den
@@ -287,7 +287,7 @@ eine Abbildung zwischen den Dachprodukten induziert.
\begin{satz}[Dachprodukte von Abbildungen]\label{satz:dpva}%
Es sei $k$ ein Körper und es sei $V$ ein $k$-Vektorraum. Weiter sei eine Zahl
$n ∈ $ gegeben. Dann gibt es zu jedem Endomorphismus $f : V → V$ genau einen
Endomorphismus $η : Λ^n V → Λ^n V$, sodass das folgende Diagramm kommutiert,
Endomorphismus $η : Λ^n V → Λ^n V$, sodass das folgende Diagramm kommutiert:
\[
\begin{tikzcd}[column sep=2cm]
V^{ n} \ar[d, "τ"'] \ar[r, "f f"] & V^{ n} \ar[d, "τ"] \\

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@@ -118,7 +118,8 @@ Beim Schreiben werden uns ganz bestimmt ein paar Fehler unterlaufen. Falls Sie
ein Problem entdecken oder sich nicht sicher sind, sprechen Sie einen
Mitarbeiter an oder melden Sie sich bitte direkt per E-Mail bei
\href{mailto:stefan.kebekus@math.uni-freiburg.de}{Stefan Kebekus}. Wir
korrigieren schnellstmöglich!
korrigieren schnellstmöglich! Ich bedanke mich bei Simon Schneider für besonders
sorgfältige Rückmeldung und Fehlerkorrekturen!
Es gibt im Internet eine große Zahl von guten Quellen, Erklärvideos und anderem.
Wenn Sie eine gute Quelle finden, melden Sie sich bitte. Wir fügen gerne einen