Lineare Algebra Beispiele

$[\begin{array}{c} a & b & 0 & 0 \\ c & d & 0 & 0 \\ 0 & 0 & a & - b \\ 0 & 0 & c & d \end{array}]$

Schritt 1

Choose the row or column with the most $0$ elements. If there are no $0$ elements choose any row or column. Multiply every element in row $1$ by its cofactor and add.

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Schritt 1.1

Consider the corresponding sign chart.

$| \begin{array}{c} + & - & + & - \\ - & + & - & + \\ + & - & + & - \\ - & + & - & + \end{array} |$

Schritt 1.2

The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a $-$ position on the sign chart.

Schritt 1.3

The minor for $a_{11}$ is the determinant with row $1$ and column $1$ deleted.

$| \begin{array}{c} d & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} |$

Schritt 1.4

Multiply element $a_{11}$ by its cofactor.

$a | \begin{array}{c} d & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} |$

Schritt 1.5

The minor for $a_{12}$ is the determinant with row $1$ and column $2$ deleted.

$| \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} |$

Schritt 1.6

Multiply element $a_{12}$ by its cofactor.

$- b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} |$

Schritt 1.7

The minor for $a_{13}$ is the determinant with row $1$ and column $3$ deleted.

$| \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & - b \\ 0 & 0 & d \end{array} |$

Schritt 1.8

Multiply element $a_{13}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & - b \\ 0 & 0 & d \end{array} |$

Schritt 1.9

The minor for $a_{14}$ is the determinant with row $1$ and column $4$ deleted.

$| \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & a \\ 0 & 0 & c \end{array} |$

Schritt 1.10

Multiply element $a_{14}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & a \\ 0 & 0 & c \end{array} |$

Schritt 1.11

Add the terms together.

$a | \begin{array}{c} d & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & - b \\ 0 & 0 & d \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & a \\ 0 & 0 & c \end{array} |$

Schritt 2

Mutltipliziere $0$ mit $| \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & - b \\ 0 & 0 & d \end{array} |$ .

$a | \begin{array}{c} d & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0 | \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & a \\ 0 & 0 & c \end{array} |$

Schritt 3

Mutltipliziere $0$ mit $| \begin{array}{c} c & d & 0 \\ 0 & 0 & a \\ 0 & 0 & c \end{array} |$ .

$a | \begin{array}{c} d & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4

Berechne $| \begin{array}{c} d & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} |$ .

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Schritt 4.1

Choose the row or column with the most $0$ elements. If there are no $0$ elements choose any row or column. Multiply every element in row $1$ by its cofactor and add.

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Schritt 4.1.1

Consider the corresponding sign chart.

$| \begin{array}{c} + & - & + \\ - & + & - \\ + & - & + \end{array} |$

Schritt 4.1.2

The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a $-$ position on the sign chart.

Schritt 4.1.3

The minor for $a_{11}$ is the determinant with row $1$ and column $1$ deleted.

$| \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} |$

Schritt 4.1.4

Multiply element $a_{11}$ by its cofactor.

$d | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} |$

Schritt 4.1.5

The minor for $a_{12}$ is the determinant with row $1$ and column $2$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} |$

Schritt 4.1.6

Multiply element $a_{12}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} |$

Schritt 4.1.7

The minor for $a_{13}$ is the determinant with row $1$ and column $3$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |$

Schritt 4.1.8

Multiply element $a_{13}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |$

Schritt 4.1.9

Add the terms together.

$a (d | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.2

Mutltipliziere $0$ mit $| \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} |$ .

$a (d | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} | + 0 + 0 | \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.3

Mutltipliziere $0$ mit $| \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |$ .

$a (d | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} | + 0 + 0) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.4

Berechne $| \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} |$ .

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Schritt 4.4.1

Die Determinante einer $2 \times 2$ -Matrix kann mithilfe der Formel $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ bestimmt werden.

$a (d (a d - c (- b)) + 0 + 0) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.4.2

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 4.4.2.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$a (d (a d - 1 \cdot - 1 c b) + 0 + 0) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.4.2.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$a (d (a d + 1 c b) + 0 + 0) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.4.2.3

Mutltipliziere $c$ mit $1$ .

$a (d (a d + c b) + 0 + 0) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.5

Vereinfache die Determinante.

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Schritt 4.5.1

Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in $d (a d + c b) + 0 + 0$ .

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Schritt 4.5.1.1

Addiere $d (a d + c b)$ und $0$ .

$a (d (a d + c b) + 0) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.5.1.2

Addiere $d (a d + c b)$ und $0$ .

$a (d (a d + c b)) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.5.2

Wende das Distributivgesetz an.

$a (d (a d) + d (c b)) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.5.3

Multipliziere $d$ mit $d$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 4.5.3.1

Bewege $d$ .

$a (d \cdot d a + d (c b)) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 4.5.3.2

Mutltipliziere $d$ mit $d$ .

$a (d^{2} a + d (c b)) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

$a (d^{2} a + d c b) - b | \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} | + 0 + 0$

Schritt 5

Berechne $| \begin{array}{c} c & 0 & 0 \\ 0 & a & - b \\ 0 & c & d \end{array} |$ .

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Schritt 5.1

Choose the row or column with the most $0$ elements. If there are no $0$ elements choose any row or column. Multiply every element in row $1$ by its cofactor and add.

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Schritt 5.1.1

Consider the corresponding sign chart.

$| \begin{array}{c} + & - & + \\ - & + & - \\ + & - & + \end{array} |$

Schritt 5.1.2

The cofactor is the minor with the sign changed if the indices match a $-$ position on the sign chart.

Schritt 5.1.3

The minor for $a_{11}$ is the determinant with row $1$ and column $1$ deleted.

$| \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} |$

Schritt 5.1.4

Multiply element $a_{11}$ by its cofactor.

$c | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} |$

Schritt 5.1.5

The minor for $a_{12}$ is the determinant with row $1$ and column $2$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} |$

Schritt 5.1.6

Multiply element $a_{12}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} |$

Schritt 5.1.7

The minor for $a_{13}$ is the determinant with row $1$ and column $3$ deleted.

$| \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |$

Schritt 5.1.8

Multiply element $a_{13}$ by its cofactor.

$0 | \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |$

Schritt 5.1.9

Add the terms together.

$a (d^{2} a + d c b) - b (c | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} | + 0 | \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |) + 0 + 0$

Schritt 5.2

Mutltipliziere $0$ mit $| \begin{array}{c} 0 & - b \\ 0 & d \end{array} |$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} | + 0 + 0 | \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |) + 0 + 0$

Schritt 5.3

Mutltipliziere $0$ mit $| \begin{array}{c} 0 & a \\ 0 & c \end{array} |$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c | \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} | + 0 + 0) + 0 + 0$

Schritt 5.4

Berechne $| \begin{array}{c} a & - b \\ c & d \end{array} |$ .

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Schritt 5.4.1

Die Determinante einer $2 \times 2$ -Matrix kann mithilfe der Formel $| \begin{array}{c} a & b \\ c & d \end{array} | = a d - c b$ bestimmt werden.

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d - c (- b)) + 0 + 0) + 0 + 0$

Schritt 5.4.2

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 5.4.2.1

Schreibe neu unter Anwendung des Kommutativgesetzes der Multiplikation.

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d - 1 \cdot - 1 c b) + 0 + 0) + 0 + 0$

Schritt 5.4.2.2

Mutltipliziere $- 1$ mit $- 1$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d + 1 c b) + 0 + 0) + 0 + 0$

Schritt 5.4.2.3

Mutltipliziere $c$ mit $1$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d + c b) + 0 + 0) + 0 + 0$

Schritt 5.5

Vereinfache die Determinante.

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Schritt 5.5.1

Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in $c (a d + c b) + 0 + 0$ .

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Schritt 5.5.1.1

Addiere $c (a d + c b)$ und $0$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d + c b) + 0) + 0 + 0$

Schritt 5.5.1.2

Addiere $c (a d + c b)$ und $0$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d + c b)) + 0 + 0$

Schritt 5.5.2

Wende das Distributivgesetz an.

$a (d^{2} a + d c b) - b (c (a d) + c (c b)) + 0 + 0$

Schritt 5.5.3

Multipliziere $c$ mit $c$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 5.5.3.1

Bewege $c$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c \cdot c b) + 0 + 0$

Schritt 5.5.3.2

Mutltipliziere $c$ mit $c$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c^{2} b) + 0 + 0$

Schritt 6

Vereinfache die Determinante.

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Schritt 6.1

Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in $a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c^{2} b) + 0 + 0$ .

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Schritt 6.1.1

Addiere $a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c^{2} b)$ und $0$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c^{2} b) + 0$

Schritt 6.1.2

Addiere $a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c^{2} b)$ und $0$ .

$a (d^{2} a + d c b) - b (c a d + c^{2} b)$

Schritt 6.2

Vereinfache jeden Term.

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Schritt 6.2.1

Wende das Distributivgesetz an.

$a (d^{2} a) + a (d c b) - b (c a d + c^{2} b)$

Schritt 6.2.2

Multipliziere $a$ mit $a$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 6.2.2.1

Bewege $a$ .

$a \cdot a d^{2} + a (d c b) - b (c a d + c^{2} b)$

Schritt 6.2.2.2

Mutltipliziere $a$ mit $a$ .

$a^{2} d^{2} + a (d c b) - b (c a d + c^{2} b)$

Schritt 6.2.3

Wende das Distributivgesetz an.

$a^{2} d^{2} + a d c b - b (c a d) - b (c^{2} b)$

Schritt 6.2.4

Multipliziere $b$ mit $b$ durch Addieren der Exponenten.

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Schritt 6.2.4.1

Bewege $b$ .

$a^{2} d^{2} + a d c b - b c a d - (b \cdot b) c^{2}$

Schritt 6.2.4.2

Mutltipliziere $b$ mit $b$ .

$a^{2} d^{2} + a d c b - b c a d - b^{2} c^{2}$

Schritt 6.3

Vereine die Terme mit entgegengesetztem Vorzeichen in $a^{2} d^{2} + a d c b - b c a d - b^{2} c^{2}$ .

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Schritt 6.3.1

Ordne die Faktoren in den Termen $a d c b$ und $- b c a d$ neu an.

$a^{2} d^{2} + a b c d - a b c d - b^{2} c^{2}$

Schritt 6.3.2

Subtrahiere $a b c d$ von $a b c d$ .

$a^{2} d^{2} + 0 - b^{2} c^{2}$

Schritt 6.3.3

Addiere $a^{2} d^{2}$ und $0$ .

$a^{2} d^{2} - b^{2} c^{2}$