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07dfa95c9c Kleine Tippfehler ausgemerzt 2025-05-02 18:25:17 +02:00
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@ -21,15 +21,15 @@ Diagonalgestalt hat.
\begin{defn}[Diagonalisierbarer Endomorphismus]
In Situation~\ref{sit:LA1}: der Endomorphismus $f$ heißt
\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}
Einen entsprechenden Begriff hatten wir auch für Matrizen definiert.
\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
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.
\end{defn}
@ -85,14 +85,14 @@ Punkte abgezogen wurden.}.
$$
g(z) = (z - i)·(z + i)·(z + i)·(z + i)·(z - 2)·(z - 3).
$$
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).
\end{erinnerung}
\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.
\begin{itemize}
\item Die \emph{algebraische Vielfachheit von
@ -128,9 +128,9 @@ habe, kann ich die folgenden zwei Zahlen betrachten.
$$
\end{prop}
\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 $d$
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
(angeordneten) Basis $B$ von $V$ ergänzen kann. Dann ist die zugehörige
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}
für einen Endomorphismus gesehen, der nicht diagonalisierbar ist. Aus der
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
zeigen, dass es eine Basis gibt, sodass die Matrix „Jordansche Normalform“
hat\footnote{\href{https://de.wikipedia.org/wiki/Camille_Jordan}{Marie Ennemond
@ -62,7 +62,7 @@ auch eine Menge Videos auf
\end{bsp}
\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
$A$ Blockgestalt hat, wobei auf der Diagonalen Jordanblöcke stehen und alle
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}%
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
$\mathcal{B}$ 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.
\end{satz}
\begin{notation}
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
hat.
\end{notation}
@ -139,7 +139,7 @@ Warum die folgenden Definitionen? Schauen Sie sich \video{2-1} an.
\begin{defn}[Nilpotente Endomorphismen]\label{def:NEnd}%
Es sei $k$ ein Körper, es sei $V$ ein endlich-dimensionaler $k$-Vektorraum und
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
solche Zahl $m$ heißt \emph{Nilpotenzindex von
$f$}\index{Nilpotenzindex!Endomorphismus}.
@ -148,7 +148,7 @@ Warum die folgenden Definitionen? Schauen Sie sich \video{2-1} an.
\begin{defn}[Nilpotente Matrizen]
Es sei $k$ ein Körper, es sei $n ∈ $ eine Zahl und $A$ eine $( n n)$-Matrix
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
\emph{Nilpotenzindex von $A$}\index{Nilpotenzindex!Matrix}.
\end{defn}
@ -165,7 +165,7 @@ Warum die folgenden Definitionen? Schauen Sie sich \video{2-1} an.
\begin{beobachtung}
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
$$
0 = N^m = SAS^{-1} · SAS^{-1} · ⋯ · SAS^{-1} = SA^mS^{-1}.
@ -272,7 +272,7 @@ und Eigenraum viel enger: Der Hauptraum erklärt die geometrische Bedeutung der
0 & A
\end{array}\right).
$$
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 $χ_A$.
@ -355,7 +355,7 @@ und Eigenraum viel enger: Der Hauptraum erklärt die geometrische Bedeutung der
\begin{align*}
\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 \\
\\
\vdots \\
\vec{v}^k_1, …, \vec{v}^k_{r_k} & \quad \text{eine Basis von } W_k.
\end{align*}
Dann ist $\mathcal{B} := \{\vec{v}¹_1, …, \vec{v}¹_{r_1}, \vec{v}²_1, …,