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Kann mir bitte jemand erklären, was ich bei dieser Aufgabe machen soll? Welche Vokabeln sollte ich für diese Gleichung kennen? Ich weiß absolut nicht was bei dieser Aufgabe von mir verlangt wird.

 

Gilt für jede beliebige Zahl  die Gleichung

 

 

Gegenbeispiel oder Berechnung.

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Edit: Die Aufgabe besteht aus zwei Teilen (den ersten Teil hatte ich schon gelöst, ich weiß nur nicht, ob der Rechenweg der richtige ist), vielleicht benötigt ihr auch den ersten Teil der Aufgabe um mir zu helfen. 

Gegeben ist eine Abbildung f von R² nach R³ 

a)Berechnen Sie den Funktionswert an der Stelle 

 

b) Gilt für jede beliebige reele Zahl die Gleichung

Gegenbeispiel oder Berechnung.

 

a) Mein Rechenweg für a ist folgender

 

Für x1 habe ich -3 eingesetzt für x2 habe ich 7 eingesetzt.

 

Bei Teil b) weiß ich aber nicht weiter.

Entschuldigt falls euch die Information gefehlt hat. 

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Es besteht wohl ein assoziativer Zusammenhang zwischen den beiden Aufgabenteilen, aber eigentlich müsste das trotzdem besser (wasserdicht) erklärt werden. Löst man b) nach "Muster" a) ist die Aussage wahr. Lambda ist die Konstante (also k), es geht um einfache Abbildungen wie bei a). Erlaubt man auch komplizierter Fälle wäre die Gleichung allerdings nicht zwingend richtig.

Es gilt wie bei a) `f(k*(x1,x2))=k*f(x1,x2)`, weil:

`k*x1*(a1,a2,a3)+k*x2*(b1,b2,b3)=k*(x1*(a1,a2,a3)+x2*(b1,b2,b3))`
Jede "Dimension" des `R^3` kann nun einzeln betrachtet werden.
`k*x1*a1+k*x2*b1=k*(x1*a1+x2*b1)`
`k*x1*a1+k*x2*b1=k*x1*a1+k*x2*b1`
Diese Aussage ist wahr, analog verfährt man weiter.
Das Ganze kann auch auf Abbildungen in `R^n` nach dem gleichen Muster erweitert werden.

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k*x1*(a1,a2,a3)+k*x2*(b1,b2,b3) = k* (x1*(a1,a2,a3)+x2*(b1,b2,b3)
Diese Antwort steht zu 100% (außer das für a1,a2,a3,b1,b2,b3 Zahlen genommen wurden) in der Lösung. Was muss ich wissen um solche Aufgaben lösen zu können? Wie löst man solche Aufgaben?
  ─   irukandji 30.08.2019 um 13:38

Also es ist so:
Du benutzt die Vorgabe, die du bei b) gegeben hast. Das ist deine zu beweisende Aussage.
Außerdem kennst du die Struktur deiner Gleichung - die schaust du bei a) ab. Und zwar bevor du für x1 und x2 Werte eingesetzt hast, also das was ganz am Anfang steht.

Dann versuchst du damit zu arbeiten. Links steht, dass deine Konstante (k oder Lambda) beim Einsetzten in die Gleichung berücksichtigt werden muss. An alle Stellen wo du vorher nur x1 oder x2 eingesetzt hast, setzt du jetzt k*x1 oder k*x2 ein.

Rechst steht, dass du das Ergebnis der Gleichung mit k multiplizieren sollst. Du übernimmst also die Struktur von a und multiplizierst den ganzen Ausdruck mit k.

Dann folgt die Hauptaufgabe - zu beweisen, dass das für alle x1, x2 und k das Gleiche ergibt.
Dafür formst du um. Hier hast du den Vorteil, dass jede "Raumrichtung" einzeln betrachtet werden kann.
Also fängst du einfach mit der ersten an. Stelle dir vor du hättest anstatt der Variablen Zahlen stehen - wie würdest du nun beide Seiten der Gleichung benutzen um die erste Raumkoordinate genau auszurechen - mache das aber immer mit den Variablen als Platzhaltern. Das braucht jetzt einfach ein wenig Übung, aber du solltest durch (hier noch recht einfache) Umformungen auf beiden Seiten (rechts und links) auf dem selben Ausdruck kommen. Damit ist gezeigt, dass die erste Raumrichtung für alles x1, x2 und k auf beiden Wegen (links und rechst) bestimmt werden kann.
Nun solltest du erkennen, dass die gleichen Überlegungen auch für jede andere Raumrichtung/Dimension gelten. Das beweist also, dass deine gegebene Behauptung bei b) zumindest in der gegebenen Struktur von a) immer eine wahre Aussage ist.
  ─   vt5 30.08.2019 um 14:25

Vielen Dank für deine Erläuterung. Wenn ich solche Aufgaben üben möchte, nach was muss ich googeln oder wie werden solche Aufgabentypen genannt?   ─   irukandji 30.08.2019 um 15:28

Das kann ich dir nicht genau sagen (wo man das am besten übt), da das eigentlich Grundwissen ist. Die hier verwendete Regel ist das Distributivgesetz für die Rechnung mit Vektoren. Allgemein geht es um die Äquivalenz von Umformungen bei der Rechnung mit Funktionen oder Vektoren. Trotzdem, wenn deine Frage damit geklärt ist, bitte die Antwort akzeptieren.
  ─   vt5 30.08.2019 um 15:39

Hallo irukandji,

ich würde es mit Matritzenrechnung, Skalarrechnung oder Vektorrechnung versuchen. Übrigens habe ich mich in meinem ersten Post hier vertan, was die Begrifflichkeit betrifft. Ich hatte gedacht, eine Matrix mit genau einer Spalte und mehr als einer Zeile sei ein Skalar. In Wirklichkeit ist ein Skalar eine \(1\times 1\)-Matrix oder anders ausgedrückt: einfach eine reelle Zahl. Eine Matrix mit genau einer Spalte und mehr als einer Zeile ist ein Spaltenvektor. Siehe dazu hier:

https://de.wikipedia.org/wiki/Matrix_(Mathematik)#Typ

Viele Grüße
jake2042
  ─   jake2042 30.08.2019 um 22:58

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Hallo irukandji,

so ganz ohne Kontext finde ich es schwierig zu sagen, was die Gleichung im einzelnen eigentlich bedeuten soll. Zunächst ist mir unklar, was \(\binom{x1}{x2}\) eigentlich heißen soll. Mir fallen da ad hoc zwei Möglichkeiten ein: entweder es handelt sich um eine Matrix mit einer Spalte und zwei Zeilen, also um einen Skalar, oder es handelt sich um einen Binomialkoeffizienten mit \(x1=n\) und \(x2=k\). Das sind zwei sehr verschiedene Möglichkeiten.

Außerdem ist mir unklar, ob \(x1\) und \(x2\) nun \(x_{1}\) und \(x_{2}\) (das ist am wahrscheinlichsten) oder \(x^{1}\) und \(x^{2}\) oder \(x\cdot 1\) und \(x\cdot 2\) heißen soll. Bei dem \(f(\textrm{irgendwas})\) auf beiden Seiten der Gleichung nehme ich an, dass es sich um so etwas wie \(f(x)\), also  eine Funktion von irgendwas, handelt.

Das Einzige, was einigermaßen klar ist, weil es da steht, ist, dass \(\lambda\) »jede beliebige Zahl« sein kann. Nur steht da wieder nicht, was »beliebig« heißt. Heißt das jede beliebige Zahl aus der Menge der natürlichen, der ganzen, der rationalen, der reellen oder der komplexen Zahlen?

Solange der Kontext und die aufgeführten Fragen für mich nicht geklärt sind, würde ich zunächst einmal sagen, dass es sich um ein schönes Ornament handelt, um eine sinnfreie Aneinanderreihung von Zeichen.

Viele Grüße
jake 2042

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Danke für deine Mühe. Ich habe meiner Frage noch weitere Informationen zugefügt. Entschuldige bitte, falls ich dir wichtige Informationen nicht gegeben habe. Für mich bestand kein Zusammenhang zwischen den beiden Aufgaben, aber ich weiß auch nicht was dort von mir verlangt wird.   ─   irukandji 30.08.2019 um 11:58

Vielen Dank! Jetzt ist einiges klar: zum einen geht es tatsächlich um Skalare, das heißt, daas Ganze fällt in den Bereich Matrizenrechnung. Zum anderen ist jetzt auch klar, dass \(x1\) und \(x2\) wie \(x_{1}\) und \(x_{2}\) gemeint sind. Also hatte wirkumsquantum mit seiner Vermutung recht. Daher gilt auch, was er geschrieben hat.

Viele Grüße
jake2042
  ─   jake2042 30.08.2019 um 13:43

Die Antwort die vt5 gegeben hat
k*x1*(a1,a2,a3)+k*x2*(b1,b2,b3) = k* (x1*(a1,a2,a3)+x2*(b1,b2,b3)
steht auch in der Lösung von meinem Aufgabenblatt. Nur weiß ich nicht wie er darauf gekommen ist. Was muss ich dafür wissen?
  ─   irukandji 30.08.2019 um 13:52

Hallo irukandji,

das habe ich gerade gesehen. vt5 hat dann auch eine sehr gute Erklärung dazu unten drunter geschrieben, nachdem Du ihn danach gefragt hattest. So gut hätte ich das gar nicht gekonnt.

Viele Grüße
jake2042
  ─   jake2042 30.08.2019 um 15:22

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Hallo irukandji,

nachdem ich darüber geschlafen habe, meine ich jetzt zu wissen, wie die ganze Gleichung gemeint ist. Eigentlich ist nicht wichtig, was der Ausdruck \(\binom{x1}{x2}\) genau bedeutet. Die Bedeutung des ganzen Ausdrucks erschließt sich am ehesten, wenn Du einfach \(\binom{x1}{x2}=x\) setzt. Dann hast Du Gleichung (1).

$$f(\lambda x)=\lambda\cdot f(x)\tag{1}$$

Das bedeutet einfach nur, dass Du einen Faktor vor eine Funktion (oder einen Term in einer Funktion) sezten kannst, wenn Du ihn in der Funktion oder im Term findest. Zum Beispiel ist \(x^{2}-x=x\cdot(x-1)\).

Viele Grüße
jake2042

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Hallo,

ich glaube mit \( \lambda \) ist eher ein beliebiger Skalar gemeint und konkret geht es um homogene bzw. lineare Funktionen, also beispielsweise \( f(x)=2x \).

Ein einfaches Gegenbeispiel, dass das nicht allgemein für jede Funktion gilt, wäre schon \( f(x)=x_1^2+x_2^2\):

\(f(2x)=(2x_1)^2+(2x_2)^2 = 4x_1^2+4x_2^2 \neq 2 x_1^2 +2x_2^2=2 f(x) \).

Grüße,

h

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Hallo wirkungsquantum,

Deine Interpretation ist, wie ich finde, durchaus plausibel. Allerdings ist das auch meine, solange es keine genaueren Informationen über den Kontext der ganzen Aufgabe gibt. Du schreibst, Du »glaubst«, ich schreibe, ich »meine zu wissen«. Da liegt der Hund begraben. Ich komme noch einmal auf das zurück, was ich heute nacht geschrieben habe: ohne weitere Informationen über den Kontext ist überhaupt nicht zu sagen, was die Gleichung eigentlich bedeuten soll. Es sei denn, wir fangen an zu spekulieren.

Viele Grüße
jake2042
  ─   jake2042 30.08.2019 um 10:46

Danke für deine Mühe. Ich habe meiner Frage noch weitere Informationen zugefügt. Entschuldige bitte, falls ich dir wichtige Informationen nicht gegeben habe. Für mich bestand kein Zusammenhang zwischen den beiden Aufgaben, aber ich weiß auch nicht was dort von mir verlangt wird.   ─   irukandji 30.08.2019 um 11:58

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