Elementarmathematik Beispiele

[\begin{matrix} 1 & - 1 2 & 3 \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & 3 \end{array}]$

Schritt 1

Schreibe die Matrix als Produkt einer unteren Dreiecksmatrix und einer oberen Dreiecksmatrix.

[\begin{matrix} 1 & 0 l_{21} & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} 0 & u_{22} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & - 1 2 & 3 \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ l_{21} & 1 \end{array}] [\begin{array}{c} u_{11} & u_{12} \\ 0 & u_{22} \end{array}] = [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & 3 \end{array}]$

Schritt 2

Multipliziere

[\begin{matrix} 1 & 0 l_{21} & 1 \end{matrix}] [\begin{matrix} u_{11} & u_{12} 0 & u_{22} \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} 1 & 0 \\ l_{21} & 1 \end{array}] [\begin{array}{c} u_{11} & u_{12} \\ 0 & u_{22} \end{array}]$ .

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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

2 \times 2

$2 \times 2$ und die zweite Matrix ist

2 \times 2

$2 \times 2$ .

Schritt 2.2

Multipliziere jede Zeile in der ersten Matrix mit jeder Spalte in der zweiten Matrix.

[\begin{matrix} 1 u_{11} + 0 \cdot 0 & 1 u_{12} + 0 u_{22} l_{21} u_{11} + 1 \cdot 0 & l_{21} u_{12} + 1 u_{22} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & - 1 2 & 3 \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} 1 u_{11} + 0 \cdot 0 & 1 u_{12} + 0 u_{22} \\ l_{21} u_{11} + 1 \cdot 0 & l_{21} u_{12} + 1 u_{22} \end{array}] = [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & 3 \end{array}]$

Schritt 2.3

Vereinfache jedes Element der Matrix durch Ausmultiplizieren aller Ausdrücke.

[\begin{matrix} u_{11} & u_{12} l_{21} u_{11} & l_{21} u_{12} + u_{22} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & - 1 2 & 3 \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} u_{11} & u_{12} \\ l_{21} u_{11} & l_{21} u_{12} + u_{22} \end{array}] = [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & 3 \end{array}]$

[\begin{matrix} u_{11} & u_{12} l_{21} u_{11} & l_{21} u_{12} + u_{22} \end{matrix}] = [\begin{matrix} 1 & - 1 2 & 3 \end{matrix}]

$[\begin{array}{c} u_{11} & u_{12} \\ l_{21} u_{11} & l_{21} u_{12} + u_{22} \end{array}] = [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & 3 \end{array}]$

Schritt 3

Löse.

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Schritt 3.1

Schreibe als lineares Gleichungssystem.

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

l_{21} u_{11} = 2

$l_{21} u_{11} = 2$

l_{21} u_{12} + u_{22} = 3

$l_{21} u_{12} + u_{22} = 3$

Schritt 3.2

Löse das Gleichungssystem.

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Schritt 3.2.1

Ersetze alle Vorkommen von

u_{11}

$u_{11}$ durch

1

$1$ in jeder Gleichung.

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Schritt 3.2.1.1

Ersetze alle

u_{11}

$u_{11}$ in

l_{21} u_{11} = 2

$l_{21} u_{11} = 2$ durch

1

$1$ .

l_{21} \cdot 1 = 2

$l_{21} \cdot 1 = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

l_{21} u_{12} + u_{22} = 3

$l_{21} u_{12} + u_{22} = 3$

Schritt 3.2.1.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 3.2.1.2.1

Mutltipliziere

l_{21}

$l_{21}$ mit

1

$1$ .

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

l_{21} u_{12} + u_{22} = 3

$l_{21} u_{12} + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

l_{21} u_{12} + u_{22} = 3

$l_{21} u_{12} + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

l_{21} u_{12} + u_{22} = 3

$l_{21} u_{12} + u_{22} = 3$

Schritt 3.2.2

Ersetze alle Vorkommen von

l_{21}

$l_{21}$ durch

2

$2$ in jeder Gleichung.

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Schritt 3.2.2.1

Ersetze alle

l_{21}

$l_{21}$ in

l_{21} u_{12} + u_{22} = 3

$l_{21} u_{12} + u_{22} = 3$ durch

2

$2$ .

2 \cdot u_{12} + u_{22} = 3

$2 \cdot u_{12} + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.2.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 3.2.2.2.1

Mutltipliziere

2

$2$ mit

u_{12}

$u_{12}$ .

2 u_{12} + u_{22} = 3

$2 u_{12} + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

2 u_{12} + u_{22} = 3

$2 u_{12} + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

2 u_{12} + u_{22} = 3

$2 u_{12} + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.3

Ersetze alle Vorkommen von

u_{12}

$u_{12}$ durch

- 1

$- 1$ in jeder Gleichung.

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Schritt 3.2.3.1

Ersetze alle

u_{12}

$u_{12}$ in

2 u_{12} + u_{22} = 3

$2 u_{12} + u_{22} = 3$ durch

- 1

$- 1$ .

2 (- 1) + u_{22} = 3

$2 (- 1) + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.3.2

Vereinfache die linke Seite.

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Schritt 3.2.3.2.1

Mutltipliziere

2

$2$ mit

- 1

$- 1$ .

- 2 + u_{22} = 3

$- 2 + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

- 2 + u_{22} = 3

$- 2 + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

- 2 + u_{22} = 3

$- 2 + u_{22} = 3$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.4

Bringe alle Terme, die nicht

u_{22}

$u_{22}$ enthalten, auf die rechte Seite der Gleichung.

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Schritt 3.2.4.1

Addiere

2

$2$ zu beiden Seiten der Gleichung.

u_{22} = 3 + 2

$u_{22} = 3 + 2$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.4.2

Addiere

3

$3$ und

2

$2$ .

u_{22} = 5

$u_{22} = 5$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

u_{22} = 5

$u_{22} = 5$

l_{21} = 2

$l_{21} = 2$

u_{11} = 1

$u_{11} = 1$

u_{12} = - 1

$u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.5

Löse das Gleichungssystem.

$u_{22} = 5 l_{21} = 2 u_{11} = 1 u_{12} = - 1$

Schritt 3.2.6

Liste alle Lösungen auf.

$u_{22} = 5, l_{21} = 2, u_{11} = 1, u_{12} = - 1$

Schritt 4

Setze die gelösten Werte ein.

$[\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 2 & 3 \end{array}] = [\begin{array}{c} 1 & 0 \\ 2 & 1 \end{array}] [\begin{array}{c} 1 & - 1 \\ 0 & 5 \end{array}]$

Gib DEINE Aufgabe ein