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@ -21,15 +21,15 @@ Diagonalgestalt hat.
\begin{defn}[Diagonalisierbarer Endomorphismus] \begin{defn}[Diagonalisierbarer Endomorphismus]
In Situation~\ref{sit:LA1}: der Endomorphismus $f$ heißt In Situation~\ref{sit:LA1}: der Endomorphismus $f$ heißt
\emph{diagonalisierbar}\index{diagonalisierbar!Endomorphismus}, falls es eine \emph{diagonalisierbar}\index{diagonalisierbar!Endomorphismus}, falls es eine
Basis $B$ von $V$ gibt, sodass $\Mat^B_B$ eine Diagonalmatrix ist. Basis $B$ von $V$ gibt, sodass $\Mat^B_B(f)$ eine Diagonalmatrix ist.
\end{defn} \end{defn}
Einen entsprechenden Begriff hatten wir auch für Matrizen definiert. Einen entsprechenden Begriff hatten wir auch für Matrizen definiert.
\begin{defn}[Diagonalisierbare Matrix] \begin{defn}[Diagonalisierbare Matrix]
Es sei $k$ ein Körper und $n ∈ $ eine Zahl. Eine $n n$-Matrix $A$ heißt Es sei $k$ ein Körper und $n ∈ $ eine Zahl. Eine $(n n)$-Matrix $A$ heißt
\emph{diagonalisierbar}\index{diagonalisierbar!Matrix}, falls sie einer \emph{diagonalisierbar}\index{diagonalisierbar!Matrix}, falls sie einer
Diagonalmatrix ähnlich ist, d. h. $∃S ∈ Gl_n(k)$, sodass $SAS^{-1}$ eine Diagonalmatrix ähnlich ist, d. h. $∃S ∈ GL_n(k)$, sodass $SAS^{-1}$ eine
Diagonalmatrix ist. Diagonalmatrix ist.
\end{defn} \end{defn}
@ -85,14 +85,14 @@ Punkte abgezogen wurden.}.
$$ $$
g(z) = (z - i)·(z + i)·(z + i)·(z + i)·(z - 2)·(z - 3). g(z) = (z - i)·(z + i)·(z + i)·(z + i)·(z - 2)·(z - 3).
$$ $$
Also ist $\deg(g) = 6$ und die Nullstellen von g sind $i$, $2$ und $3$ Also ist $\deg(g) = 6$ und die Nullstellen von $g$ sind $i$, $2$ und $3$
(jeweils mit Vielfachheit 1) sowie $-i$ (mit Vielfachheit 3). (jeweils mit Vielfachheit 1) sowie $-i$ (mit Vielfachheit 3).
\end{erinnerung} \end{erinnerung}
\section{Algebraische und geometrische Vielfachheit} \section{Algebraische und geometrische Vielfachheit}
Zurück zur Situation~\ref{sit:LA1}. Wenn ich nun ein Skalar $λ ∈ k$ gegeben Zurück zur Situation~\ref{sit:LA1}. Wenn ich nun einen Skalar $λ ∈ k$ gegeben
habe, kann ich die folgenden zwei Zahlen betrachten. habe, kann ich die folgenden zwei Zahlen betrachten.
\begin{itemize} \begin{itemize}
\item Die \emph{algebraische Vielfachheit von \item Die \emph{algebraische Vielfachheit von
@ -128,9 +128,9 @@ habe, kann ich die folgenden zwei Zahlen betrachten.
$$ $$
\end{prop} \end{prop}
\begin{proof} \begin{proof}
Sei ein Skalar $λ$ gegeben. Falls geometrische Vielfachheit von $λ$ gleich Sei ein Skalar $λ$ gegeben. Falls die geometrische Vielfachheit von $λ$ gleich
Null ist, ist nichts zu zeigen. Sei also die geometrische Vielfachheit $d$ Null ist, ist nichts zu zeigen. Sei also die geometrische Vielfachheit $d$
größer als Null. Das bedeutet: Es gibt eine lineare unabhängige (angeordnete) größer als Null. Das bedeutet: Es gibt eine linear unabhängige (angeordnete)
Teilmenge $\{ \vec{v}_1, … , \vec{v}_d \} ⊂ V$, die ich zu einer Teilmenge $\{ \vec{v}_1, … , \vec{v}_d \} ⊂ V$, die ich zu einer
(angeordneten) Basis $B$ von $V$ ergänzen kann. Dann ist die zugehörige (angeordneten) Basis $B$ von $V$ ergänzen kann. Dann ist die zugehörige
Matrix von der Form Matrix von der Form

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@ -9,7 +9,7 @@
\sideremark{Vorlesung 2}Wir hatten im letzten Kapitel ein Beispiel~\ref{bsp:1.1} \sideremark{Vorlesung 2}Wir hatten im letzten Kapitel ein Beispiel~\ref{bsp:1.1}
für einen Endomorphismus gesehen, der nicht diagonalisierbar ist. Aus der für einen Endomorphismus gesehen, der nicht diagonalisierbar ist. Aus der
Traum. In diesem Kapitel werden wir zeigen, dass es aber stets eine Basis gibt, Traum. In diesem Kapitel werden wir zeigen, dass es aber stets eine Basis gibt,
sodass die zugehörende Matrix eine besonders einfache Gestalt hat -- zumindest, sodass die dazugehörige Matrix eine besonders einfache Gestalt hat -- zumindest,
solange wir über den komplexen Zahlen arbeiten. Genauer gesagt: wir werden solange wir über den komplexen Zahlen arbeiten. Genauer gesagt: wir werden
zeigen, dass es eine Basis gibt, sodass die Matrix „Jordansche Normalform“ zeigen, dass es eine Basis gibt, sodass die Matrix „Jordansche Normalform“
hat\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Camille_Jordan}{Marie Ennemond hat\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Camille_Jordan}{Marie Ennemond
@ -62,7 +62,7 @@ auch eine Menge Videos auf
\end{bsp} \end{bsp}
\begin{defn}[Jordansche Normalform] \begin{defn}[Jordansche Normalform]
Es sei $k$ ein Körper und $n ∈ $ sei eine Zahl. Eine $n n$-Matrix $A = Es sei $k$ ein Körper und $n ∈ $ sei eine Zahl. Eine $(n n)$-Matrix $A =
(a_{ij})$ hat \emph{Jordansche Normalform}\index{Jordansche Normalform}, falls (a_{ij})$ hat \emph{Jordansche Normalform}\index{Jordansche Normalform}, falls
$A$ Blockgestalt hat, wobei auf der Diagonalen Jordanblöcke stehen und alle $A$ Blockgestalt hat, wobei auf der Diagonalen Jordanblöcke stehen und alle
anderen Blöcke gleich Null sind. anderen Blöcke gleich Null sind.
@ -110,13 +110,13 @@ Das Ziel dieses Kapitels ist jetzt, den folgenden Satz zu beweisen.
\begin{satz}[Jordansche Normalform]\label{satz:JNF}% \begin{satz}[Jordansche Normalform]\label{satz:JNF}%
Es sei $V$ ein endlich-dimensionaler Vektorraum über den komplexen Zahlen, und Es sei $V$ ein endlich-dimensionaler Vektorraum über den komplexen Zahlen, und
es sei $f ∈ \End(V)$ ein Endomorphismus. Dann gibt es eine angeordnete Basis es sei $f ∈ \End(V)$ ein Endomorphismus. Dann gibt es eine angeordnete Basis
$\mathcal{B}$ von $V$, sodass die darstellende Matrix $\Mat^B_B(f)$ Jordansche $B$ von $V$, sodass die darstellende Matrix $\Mat^B_B(f)$ Jordansche
Normalform hat. Normalform hat.
\end{satz} \end{satz}
\begin{notation} \begin{notation}
Situation wie in Satz~\ref{satz:JNF}. Eine Situation wie in Satz~\ref{satz:JNF}. Eine
\emph{Jordanbasis}\index{Jordanbasis} ist eine angeordnete Basis $\mathcal{B}$ \emph{Jordanbasis}\index{Jordanbasis} ist eine angeordnete Basis $B$
von $V$, sodass die darstellende Matrix $\Mat^B_B(f)$ Jordansche Normalform von $V$, sodass die darstellende Matrix $\Mat^B_B(f)$ Jordansche Normalform
hat. hat.
\end{notation} \end{notation}
@ -139,7 +139,7 @@ Warum die folgenden Definitionen? Schauen Sie sich \video{2-1} an.
\begin{defn}[Nilpotente Endomorphismen]\label{def:NEnd}% \begin{defn}[Nilpotente Endomorphismen]\label{def:NEnd}%
Es sei $k$ ein Körper, es sei $V$ ein endlich-dimensionaler $k$-Vektorraum und Es sei $k$ ein Körper, es sei $V$ ein endlich-dimensionaler $k$-Vektorraum und
es sei $f ∈ \End(V)$. Nenne den Endomorphismus $f$ es sei $f ∈ \End(V)$. Nenne den Endomorphismus $f$
\emph{nilpotent}\index{nilpotent!Endomorphismus}, falls seine Zahl $m ∈ $ \emph{nilpotent}\index{nilpotent!Endomorphismus}, falls eine Zahl $m ∈ $
existiert, sodass $f^m = f ◦ ⋯ ◦ f$ die Nullabbildung ist. Die kleinste existiert, sodass $f^m = f ◦ ⋯ ◦ f$ die Nullabbildung ist. Die kleinste
solche Zahl $m$ heißt \emph{Nilpotenzindex von solche Zahl $m$ heißt \emph{Nilpotenzindex von
$f$}\index{Nilpotenzindex!Endomorphismus}. $f$}\index{Nilpotenzindex!Endomorphismus}.
@ -148,7 +148,7 @@ Warum die folgenden Definitionen? Schauen Sie sich \video{2-1} an.
\begin{defn}[Nilpotente Matrizen] \begin{defn}[Nilpotente Matrizen]
Es sei $k$ ein Körper, es sei $n ∈ $ eine Zahl und $A$ eine $( n n)$-Matrix Es sei $k$ ein Körper, es sei $n ∈ $ eine Zahl und $A$ eine $( n n)$-Matrix
mit Werten in $k$. Nenne die Matrix $A$ mit Werten in $k$. Nenne die Matrix $A$
\emph{nilpotent}\index{nilpotent!Matrix}, falls seine Zahl $m ∈ $ existiert, \emph{nilpotent}\index{nilpotent!Matrix}, falls eine Zahl $m ∈ $ existiert,
sodass $A^m = A ⋯ A$ die Nullmatrix ist. Die kleinste solche Zahl $m$ heißt sodass $A^m = A ⋯ A$ die Nullmatrix ist. Die kleinste solche Zahl $m$ heißt
\emph{Nilpotenzindex von $A$}\index{Nilpotenzindex!Matrix}. \emph{Nilpotenzindex von $A$}\index{Nilpotenzindex!Matrix}.
\end{defn} \end{defn}
@ -165,7 +165,7 @@ Warum die folgenden Definitionen? Schauen Sie sich \video{2-1} an.
\begin{beobachtung} \begin{beobachtung}
Matrizen, die ähnlich zu einer nilpotenten Matrix sind, sind selbst nilpotent. Matrizen, die ähnlich zu einer nilpotenten Matrix sind, sind selbst nilpotent.
Genauer: Sei $A$ eine $(n n)$-Matrix und sei $S ∈ Gl(n, k)$, sodass $N := Genauer: Sei $A$ eine $(n n)$-Matrix und sei $S ∈ GL(n, k)$, sodass $N :=
SAS^{-1}$ nilpotent ist mit Index $m$. Dann ist SAS^{-1}$ nilpotent ist mit Index $m$. Dann ist
$$ $$
0 = N^m = SAS^{-1} · SAS^{-1} · ⋯ · SAS^{-1} = SA^mS^{-1}. 0 = N^m = SAS^{-1} · SAS^{-1} · ⋯ · SAS^{-1} = SA^mS^{-1}.
@ -272,7 +272,7 @@ und Eigenraum viel enger: Der Hauptraum erklärt die geometrische Bedeutung der
0 & A 0 & A
\end{array}\right). \end{array}\right).
$$ $$
Es ist $χ_f(t) = (t-λ)·χ_A(t)$ und deshalb ist $λ$ eine $(r-1)$-fache Es ist $χ_f(t) = (λ-t)·χ_A(t)$ und deshalb ist $λ$ eine $(r-1)$-fache
Nullstelle des Polynoms $χ_A$. Nullstelle des Polynoms $χ_A$.
@ -355,7 +355,7 @@ und Eigenraum viel enger: Der Hauptraum erklärt die geometrische Bedeutung der
\begin{align*} \begin{align*}
\vec{v}¹_1, …, \vec{v}¹_{r_1} & \quad \text{eine Basis von } W_1 \\ \vec{v}¹_1, …, \vec{v}¹_{r_1} & \quad \text{eine Basis von } W_1 \\
\vec{v}²_1, …, \vec{v}²_{r_2} & \quad \text{eine Basis von } W_2 \\ \vec{v}²_1, …, \vec{v}²_{r_2} & \quad \text{eine Basis von } W_2 \\
\\ \vdots \\
\vec{v}^k_1, …, \vec{v}^k_{r_k} & \quad \text{eine Basis von } W_k. \vec{v}^k_1, …, \vec{v}^k_{r_k} & \quad \text{eine Basis von } W_k.
\end{align*} \end{align*}
Dann ist $\mathcal{B} := \{\vec{v}¹_1, …, \vec{v}¹_{r_1}, \vec{v}²_1, …, Dann ist $\mathcal{B} := \{\vec{v}¹_1, …, \vec{v}¹_{r_1}, \vec{v}²_1, …,
@ -404,7 +404,7 @@ Jordansche Normalform zu zeigen. Die Korollare~\ref{kor:2-2-11} und
die Matrix $A_i$ der eingeschränkten Abbildungen $f|_{W_i} : W_i → W_i$ die Matrix $A_i$ der eingeschränkten Abbildungen $f|_{W_i} : W_i → W_i$
Jordansche Normalform hat, genügt es, eine Basis zu finden, sodass die Matrix Jordansche Normalform hat, genügt es, eine Basis zu finden, sodass die Matrix
$N_i$ der nilpotenten Abbildung $f|_{W_i} - λ_\Id_{W_i}$ Jordansche $N_i$ der nilpotenten Abbildung $f|_{W_i} - λ_\Id_{W_i}$ Jordansche
Normalform hat (… denn dann hat auch $A_i = λ_\Id_{r_i} + N_i$ Jordansche Normalform hat (…denn dann hat auch $A_i = λ_\Id_{r_i} + N_i$ Jordansche
Normalform) Normalform)
\end{enumerate} \end{enumerate}