Hinweis: Die Beispiele wurden mit dem CAS-Programm Maxima berechnet.
D1: diagmatrix(3,4.0);
[ 4.0 0 0 ]
[ ]
[ 0 4.0 0 ]
[ ]
[ 0 0 4.0 ]
D2: diagmatrix(3,7.0);
[ 7.0 0 0 ]
[ ]
[ 0 7.0 0 ]
[ ]
[ 0 0 7.0 ]
Die Matrizenmultiplikation in Maxima: D1 . D2;
Ergebnis:
[ 28.0 0.0 0.0 ]
[ ]
[ 0.0 28.0 0.0 ]
[ ]
[ 0.0 0.0 28.0 ]
D3 : invert(D1);[ 0.25 0 0 ] [ ] [ 0 0.25 0 ] [ ] [ 0 0 0.25 ]
invert(D2);[ 0.14285714285714 0 0 ] [ ] [ 0 0.14285714285714 0 ] [ ] [ 0 0 0.14285714285714 ]
D3 . D1 = E
[ 1.0 0.0 0.0 ]
[ ]
[ 0.0 1.0 0.0 ]
[ ]
[ 0.0 0.0 1.0 ]
Eine Matrix A1 zur Aufgabe "Viehhandel in China"
A1: matrix([2.0,5.0,-13.0],[3.0,-9.0,3.0],[-5.0,6.0,8.0]);
[ 2.0 5.0 - 13.0 ]
[ ]
[ 3.0 - 9.0 3.0 ]
[ ]
[ - 5.0 6.0 8.0 ]
Die invertierte Matrix A2 = A1-1
A2 : invert(A1);
[ 3.75 4.916666666666666 4.25 ]
[ ]
[ 1.625 2.041666666666667 1.875 ]
[ ]
[ 1.125 1.541666666666667 1.375 ]
Die rechte Seite v1
des LGS:
v1: matrix([1000.0],[0.0],[-600.0]);
[ 1000.0 ]
[ ]
[ 0.0 ]
[ ]
[ - 600.0 ]
A2 . v1;
[ 1200.0 ]
[ ]
[ 500.0 ]
[ ]
[ 300.0 ]
[ 0 0 0 ]
[ ]
[ 0 0 0 ]
[ ]
[ 0 0 0 ]
[ 1 0 0 ]
[ ]
[ 0 1 0 ]
[ ]
[ 0 0 1 ]
Im Beispiel oben: D1 = 4 * E
bzw. D2 = 7 * E
[ a11 a12 a13 ]
[ ]
[ a21 a22 a23 ]
[ ]
[ a31 a32 a33 ]
Dabei gilt:
also bezeichnet a31 die Zahl in der 3. Zeile und der ersten Spalte:
[ | a12 a13 ]
[ | ]
[ | a22 a23 ]
[ | ]
[-|------------ ]
[ 1.0 2.0 3.0 ]
[ ]
[ 4.0 5.0 6.0 ]
eine 2 x 3-Matrix (klar?).
So basteln wir uns auch Vektoren: das sind einfach 3 x 1-Matrizen (3D) bzw. 2 x 1-Matrizen (2D)
[ 1.0 ]
[ ] [ 1.0 ]
[ 2.0 ] bzw. [ ]
[ ] [ 7.0 ]
[ 3.0 ]
[ c*a11 c*a12 c*a13 ]
[ ]
[ c*a21 c*a22 c*a23 ]
[ ]
[ c*a31 c*a32 c*a33 ]
[ a11 a12 ]
A = [ ]
[ a21 a22 ]
[ b11 b12 ]
B = [ ]
[ b21 b22 ]
Die Matrix C berechnet sich dann komponentenweise: c12 = a12 + b12
[ c11 c12 ] [ a11+b11 a12+b12 ]
C = [ ] = [ ]
[ c21 c22 ] [ a21+b21 a22+b22 ]
[ 1.0 2.0 ]
M = [ ]
[ 4.0 5.0 ]
[ 4.0 1.0 ]
N = [ ]
[ 0.5 - 2.0 ]
[ 5.0 - 3.0 ]
[ ]
[ 18.5 - 6.0 ]
Im Beispiel:
5.0 = 1.0 * 4.0 + 2.0 * 0.5 = 4 + 1
oder:
-6.0 = 4.0 * 1.0 + 5.0 * (-2.0) = 4 - 10
Also nach dem Schema:
[ -------- ]
M = [ ]
[ 4.0 5.0 ]
[ | 1.0 ]
N = [ | ]
[ | - 2.0 ]
wenn wir c11 = 5.0 berechnen.
Das Element c11 steht am Kreuzungspunkt zwischen der ersten Zeile von M und der ersten Spalte von N. Dann gilt:
d. h. in der Matrix M gehen wir in der ersten Zeile entlang, in der Matrix N dagegen in der ersten Spalte. Das klingt nicht nur kompliziert, es ist kompliziert!
→ Arbeitsblatt
Präsentation erstellt mit Reveal.js
Präsentation online: http://www.wspnet.de/ppp/matrix_einf_ppp.html
Präsentation lesefreundlich: http://www.wspnet.de/upl/matrix_einf.html