Finite Mathematik Beispiele
[11131-31-2-5]⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Schritt 1
Schreibe die Matrix als Produkt einer unteren Dreiecksmatrix und einer oberen Dreiecksmatrix.
[100l2110l31l321][u11u12u130u22u2300u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣100l2110l31l321⎤⎥⎦⎡⎢⎣u11u12u130u22u2300u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Schritt 2
Schritt 2.1
Zwei Matrizen können nur dann multipliziert werden, wenn die Anzahl der Spalten in der ersten Matrix der Anzahl der Zeilen in der zweiten Matrix entspricht. In diesem Fall ist die erste Matrix 3×33×3 und die zweite Matrix ist 3×33×3.
Schritt 2.2
Multipliziere jede Zeile in der ersten Matrix mit jeder Spalte in der zweiten Matrix.
[1u11+0⋅0+0⋅01u12+0u22+0⋅01u13+0u23+0u33l21u11+1⋅0+0⋅0l21u12+1u22+0⋅0l21u13+1u23+0u33l31u11+l32⋅0+1⋅0l31u12+l32u22+1⋅0l31u13+l32u23+1u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣1u11+0⋅0+0⋅01u12+0u22+0⋅01u13+0u23+0u33l21u11+1⋅0+0⋅0l21u12+1u22+0⋅0l21u13+1u23+0u33l31u11+l32⋅0+1⋅0l31u12+l32u22+1⋅0l31u13+l32u23+1u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Schritt 2.3
Vereinfache jedes Element der Matrix durch Ausmultiplizieren aller Ausdrücke.
[u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
[u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33]=[11131-31-2-5]⎡⎢⎣u11u12u13l21u11l21u12+u22l21u13+u23l31u11l31u12+l32u22l31u13+l32u23+u33⎤⎥⎦=⎡⎢⎣11131−31−2−5⎤⎥⎦
Schritt 3
Schritt 3.1
Schreibe als lineares Gleichungssystem.
u11=1u11=1
u12=1u12=1
u13=1u13=1
l21u11=3l21u11=3
l21u12+u22=1l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3l21u13+u23=−3
l31u11=1l31u11=1
l31u12+l32u22=-2l31u12+l32u22=−2
l31u13+l32u23+u33=-5l31u13+l32u23+u33=−5
Schritt 3.2
Löse das Gleichungssystem.
Schritt 3.2.1
Ersetze alle Vorkommen von u11u11 durch 11 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.1.1
Ersetze alle u11 in l21u11=3 durch 1.
l21⋅1=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u11=1
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
Schritt 3.2.1.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.1.2.1
Mutltipliziere l21 mit 1.
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u11=1
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u11=1
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
Schritt 3.2.1.3
Ersetze alle u11 in l31u11=1 durch 1.
l31⋅1=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
Schritt 3.2.1.4
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.1.4.1
Mutltipliziere l31 mit 1.
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u12+l32u22=-2
l31u13+l32u23+u33=-5
Schritt 3.2.2
Ersetze alle Vorkommen von l31 durch 1 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.2.1
Ersetze alle l31 in l31u12+l32u22=-2 durch 1.
1⋅u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u13+l32u23+u33=-5
Schritt 3.2.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.2.2.1
Mutltipliziere u12 mit 1.
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
l31u13+l32u23+u33=-5
Schritt 3.2.2.3
Ersetze alle l31 in l31u13+l32u23+u33=-5 durch 1.
1⋅u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
Schritt 3.2.2.4
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.2.4.1
Mutltipliziere u13 mit 1.
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u12+u22=1
l21u13+u23=-3
Schritt 3.2.3
Ersetze alle Vorkommen von l21 durch 3 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.3.1
Ersetze alle l21 in l21u12+u22=1 durch 3.
3⋅u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u13+u23=-3
Schritt 3.2.3.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.3.2.1
Mutltipliziere 3 mit u12.
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l21u13+u23=-3
Schritt 3.2.3.3
Ersetze alle l21 in l21u13+u23=-3 durch 3.
3⋅u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.3.4
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.3.4.1
Mutltipliziere 3 mit u13.
3u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3u13+u23=-3
3u12+u22=1
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.4
Ersetze alle Vorkommen von u12 durch 1 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.4.1
Ersetze alle u12 in 3u12+u22=1 durch 1.
3(1)+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.4.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.4.2.1
Mutltipliziere 3 mit 1.
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
u12+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.4.3
Ersetze alle u12 in u12+l32u22=-2 durch 1.
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.4.4
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.4.4.1
Entferne die Klammern.
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u22=-2
3+u22=1
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.5
Ersetze alle Vorkommen von u13 durch 1 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.5.1
Bringe alle Terme, die nicht u22 enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
Schritt 3.2.5.1.1
Subtrahiere 3 von beiden Seiten der Gleichung.
u22=1-3
1+l32u22=-2
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.5.1.2
Subtrahiere 3 von 1.
u22=-2
1+l32u22=-2
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
u22=-2
1+l32u22=-2
3u13+u23=-3
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.5.2
Ersetze alle u13 in 3u13+u23=-3 durch 1.
3(1)+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.5.3
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.5.3.1
Mutltipliziere 3 mit 1.
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
u13+l32u23+u33=-5
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.5.4
Ersetze alle u13 in u13+l32u23+u33=-5 durch 1.
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.5.5
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.5.5.1
Entferne die Klammern.
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1+l32u23+u33=-5
3+u23=-3
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.6
Ersetze alle Vorkommen von u22 durch -2 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.6.1
Bringe alle Terme, die nicht u23 enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
Schritt 3.2.6.1.1
Subtrahiere 3 von beiden Seiten der Gleichung.
u23=-3-3
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.6.1.2
Subtrahiere 3 von -3.
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
1+l32u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.6.2
Ersetze alle u22 in 1+l32u22=-2 durch -2.
1+l32⋅-2=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.6.3
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.6.3.1
Bringe -2 auf die linke Seite von l32.
1-2l32=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-2l32=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-2l32=-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7
Ersetze alle Vorkommen von u23 durch -6 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.7.1
Bringe alle Terme, die nicht l32 enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
Schritt 3.2.7.1.1
Subtrahiere 1 von beiden Seiten der Gleichung.
-2l32=-2-1
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.1.2
Subtrahiere 1 von -2.
-2l32=-3
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-2l32=-3
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.2
Teile jeden Ausdruck in -2l32=-3 durch -2 und vereinfache.
Schritt 3.2.7.2.1
Teile jeden Ausdruck in -2l32=-3 durch -2.
-2l32-2=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.2.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.7.2.2.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von -2.
Schritt 3.2.7.2.2.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor.
-2l32-2=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.2.2.1.2
Dividiere l32 durch 1.
l32=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=-3-2
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.2.3
Vereinfache die rechte Seite.
Schritt 3.2.7.2.3.1
Dividieren zweier negativer Zahlen ergibt eine positive Zahl.
l32=32
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=32
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
l32=32
u23=-6
1+l32u23+u33=-5
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.3
Ersetze alle u23 in 1+l32u23+u33=-5 durch -6.
1+l32⋅-6+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.7.4
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.7.4.1
Bringe -6 auf die linke Seite von l32.
1-6l32+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-6l32+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-6l32+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.8
Ersetze alle Vorkommen von l32 durch 32 in jeder Gleichung.
Schritt 3.2.8.1
Ersetze alle l32 in 1-6l32+u33=-5 durch 32.
1-6(32)+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.8.2
Vereinfache die linke Seite.
Schritt 3.2.8.2.1
Vereinfache 1-6(32)+u33.
Schritt 3.2.8.2.1.1
Vereinfache jeden Term.
Schritt 3.2.8.2.1.1.1
Kürze den gemeinsamen Faktor von 2.
Schritt 3.2.8.2.1.1.1.1
Faktorisiere 2 aus -6 heraus.
1+2(-3)(32)+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.8.2.1.1.1.2
Kürze den gemeinsamen Faktor.
1+2⋅(-3(32))+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.8.2.1.1.1.3
Forme den Ausdruck um.
1-3⋅3+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-3⋅3+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.8.2.1.1.2
Mutltipliziere -3 mit 3.
1-9+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
1-9+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.8.2.1.2
Subtrahiere 9 von 1.
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
-8+u33=-5
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.9
Bringe alle Terme, die nicht u33 enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.
Schritt 3.2.9.1
Addiere 8 zu beiden Seiten der Gleichung.
u33=-5+8
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.9.2
Addiere -5 und 8.
u33=3
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
u33=3
l32=32
u23=-6
u22=-2
l31=1
l21=3
u11=1
u12=1
u13=1
Schritt 3.2.10
Löse das Gleichungssystem.
u33=3l32=32u23=-6u22=-2l31=1l21=3u11=1u12=1u13=1
Schritt 3.2.11
Liste alle Lösungen auf.
u33=3,l32=32,u23=-6,u22=-2,l31=1,l21=3,u11=1,u12=1,u13=1
u33=3,l32=32,u23=-6,u22=-2,l31=1,l21=3,u11=1,u12=1,u13=1
u33=3,l32=32,u23=-6,u22=-2,l31=1,l21=3,u11=1,u12=1,u13=1
Schritt 4
Setze die gelösten Werte ein.
[11131-31-2-5]=[1003101321][1110-2-6003]