LGS wann eindeutige Lösung, unendlich, keine Lösung

Erste Frage Aufrufe: 630     Aktiv: 21.01.2020 um 15:44

0

Moin

in einem Monat schreibe ich meine erste Uni-Klausur in Rechenmethoden. Und ich hab aktuell noch etwas schwierigkeiten dabei LGS zu lösen vorallem wenn man dort die Lösungen bestimmen soll für die das LGS eindeutig,unendlich viele und keine Lösungen hat. Normalerweise mache ich das mit Try and Error und setze einfach meist Zahlen von +1-+4 und -1- -4 ein, dies dauert aber dementsprechend lange. Und in der Klausur hat man wohl nicht soviel Zeit. Gibt es da nicht irgendwie Tricks um das alles irgendwie zu beschleunigen? Vorallem über die Determinante

Hier mal ein BSP. LGS :

-1x +  0y + (a-3)z=1

2x   +  2y+ 6z    =2

2x+(a+2)y+(8-a)z=4

 

Es geht natürlich auch über die Dreiecksform dort hab ich manchmal noch meine Probleme die Schritte "zu sehen" und da ich Determinanten eig. recht fix kann denke ich das es für die Klausur besser ist. Ein weiterer Weg wäre die Cramersche Regel, wobei ich dann auch Probleme habe mit den Unbekannten...

Wie würde ich denn ab der Determinante weiterrechnen? Wenn ich z.b meine Gleichung habe ? Gibt es überhaupt einen schnellen Weg über die Determinante?

LG

 

Diese Frage melden
gefragt

Student, Punkte: 10

 
Kommentar schreiben
1 Antwort
0

 

Hallo,

ja wir können auch über die Determinante ein LGS auf Lösbarkeit überprüfen. Sei

$$ A = \begin{pmatrix} -1 & 0 & a-3 \\2 & 2 & 6 \\2 & a+2 & 8-a \end{pmatrix} $$

deine Koeffizientenmatrix, und seien \( A_i \) die Matrizen, in denen die i-te Spalte durch den Vektor

$$ \vec{b} = \begin{pmatrix} 1 \\ 2 \\ 4 \end{pmatrix} $$

ausgetauscht wurde, also beispielsweise

$$ A_2 = \begin{pmatrix} -1 & 1 & a-3 \\2 & 2 & 6 \\2 & 4 & 8-a \end{pmatrix} $$

, dann ergibt sich durch die Cramersche Regel dein Lösungsvektor

$$ \vec{x} = \begin{pmatrix} x_1 \\ x_2 \\ x_3 \end{pmatrix} $$

zu 

$$ \begin{array}{ccc} x_1 &  = & \frac {\mathrm{det}(A_1)} {\mathrm{det}(A)} \\ x_2 &  = & \frac {\mathrm{det}(A_2)} {\mathrm{det}(A)} \\ x_3 &  = & \frac {\mathrm{det}(A_3)} {\mathrm{det}(A)} \end{array} $$ 

Die Lösbarkeit deines LGS ergibt sich nun folgendermaßen:

Wenn 

$$ \mathrm{det}(A) \neq 0 $$

gilt, dann bestitzt das LGS eine eindeutige Lösung. 

Wenn 

$$ \mathrm{det}(A) = 0 $$

dann gibt es zwei Fälle die auftretten können. Wenn zusätzlich

$$ \mathrm{det}(A_i) \neq 0 $$

für eine oder mehrere \( i \) gilt, dann hat das LGS keine Lösung. Wenn für alle 

$$ \mathrm{det}(A_i) = 0 $$

gilt, dann hat das LGS entweder keine oder unendlich viele Lösungen.

Wie du siehst, kann hier aber keine eindeutige Aussage darüber getroffen werden, wann das LGS unendlich viele Lösungen hat. Das kannst du leider nur über die Zeilenstufenform oder dem Rang der Matrix bestimmen (den du allerdings auch nur aus der Zeilenstufenform erhälst). 

Allerdings kannst du das \( a \) berechnen, für das der letzte Fall eintritt und es ansonsten einsetzen und überprüfen. 

Grüße Christian

 

Diese Antwort melden
geantwortet

Sonstiger Berufsstatus, Punkte: 29.81K

 

Kommentar schreiben