Gleichungssystem - Lösungsmenge mit Parametern

Aufrufe: 856     Aktiv: 17.12.2019 um 12:45

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Hallo geschätzte Mathematikfreunde

Ich knoble gerade an einem Gleichungssystem rum und komme auf keinen grünen Zweig.

 

Aufgabe:

 

Das Gleichungssystem in den Unbekannten x,y,z mit den Parametern a und b.

x + y +2z = 3

2x -y +4z = b

x +3y -az = 3

 

 

 

 

Gibt es ein Wertepaar für die Parameter a und b, sodass das Gleichungssystem keine Lösung besitzt?

 

 

 

 

Welche Bedingung bzw. wie muss ich sie stellen damit es keine Lösung gibt?

Matrizenform wäre die, doch was bringt mir die jetzt und kann ich in Matlab etwas für a und b definieren bzw. eine Bedingung stellen?

 

 1   1    2   3

2   -1   4    b

1    3  -3    a

 

Freundliche Gruesse

 

 

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4 Antworten
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Okey, ich probiere es nochmal..

Wir betrachten nur A und erhalten wie bei meiner vorherigen Antwort für die Matrix den Rang 2 bei a=-2 und sonst rang 3.

Jetzt A|b

1   1   2  3              

2  -1  4   b 

1  3  -a   3  

Diese bringen wir nun auf Dreiecksform und erhalten auf dem Weg dahin

1   1   2   3

0  -3  0   b-6

0   2  -a-2  0

Ist a = -2 so steht dort

1   1   2   3

0  -3  0   b-6

0   2   0  0

Was man weiter umformen kann zu

1   1   2   3

0   1  0   0

0   0   0  b-6

Man erkennt nun, dass die Matrix A|b bei für a = -2 und b= 6 Rang 2 hat und für a = -2 und b ungleich 6 den Rang 3.

Nun nutzt man das: wenn rang(A) ungleich rang(A|b) ist, dann hat das LGS keine Lösung.

Und erhält damit a = -2 und b ungleich 6 als Lösung für diese Aufgabe, d.h. so ein Wertepaar existiert. Da für diese Parameter Rang(A) = 2 und Rang(A|b) = 3

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Hallo

Besten Dank für deinen ausführlichen Lösungsweg. Jetzt kann ich diese Rangordnung nachvollziehen.

Freundliche Gruesse :)
  ─   polymechanical 17.12.2019 um 12:45

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Hi,

wenn rang(A) ungleich rang(A|b) ist, dann hat das LGS keine Lösung.

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Student, Punkte: 445

 

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"Gibt es ein Wertepaar für die Parameter a und b, sodass das Gleichungssystem keine Lösung besitzt?"

Ja, \((2,\zeta)\) mit \(\zeta \in \mathbb{R}\backslash\{6\}\).

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Sonstiger Berufsstatus, Punkte: 16.5K

 

Hallo
Danke erstmal für die Antworten.

Die Lösung ist mir bekannt. a = -2, b ≠ 6

Doch ich möchte wissen, wie man darauf kommt?
Welche Überlegung muss da statt finden oder in welche Form muss ich das System bringen?

Freundliche Gruesse
  ─   polymechanical 15.12.2019 um 23:08

Hi,
beachte meine Antwort.
Bringe einmal A auf Dreicksform und einmal A|b dann kannst du das Ergebnis ablesen.
  ─   crazyfroggerino 15.12.2019 um 23:16

Hallo
Was ist A und A|b? Und warum soll das so sein? Ich möchte gerne wissen, warum es so ist, wie es ist und den Sinn dahinter sehen.

Was muss ich als erstes machen, bzw. welche Überlegung wenn ich so ein Gleichungssystem vor mir habe und es heisst, dass es keine Lösung besitzen darf.

Freundliche Gruesse
  ─   polymechanical 15.12.2019 um 23:29

https://www.youtube.com/watch?v=4zG3a9N6pOs

Einen Beweis sollte man in einem geeigneten LA-Buch finden
  ─   crazyfroggerino 16.12.2019 um 09:37

Hallo
Ja, aber was muss ich machen, wenn Parameter noch vorhanden sind und wie muss ich das umstellen, damit es keine Lösung gibt, unabhängig von xyz?
Das Video bezieht sich nur auf ein Gleichungssystem mit 3 Unbekannten.

Bitte um Hilfe. :)
  ─   polymechanical 16.12.2019 um 19:47

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Ich weiß leider nicht, wie man hier Matrizen eingibt, deshalb siehts vielleicht bisschen komisch aus

1   1   2                 

2  -1  4    

1  3  -a                

 bekommt man durch einfache Umformungen zu

1   1   2

0   3   0

0   0   -a-2

Hieraus kann man dann z.B. ablesen dass für a=-2 der Rang 2 ist, und sonst 3.

Für die erweiterte Matrix dann analog, wobei du da die Werte für a im Hinterkopf haben solltest.

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Student, Punkte: 445

 

Hallo
Danke erstmal für die Antwort.
Ja aber warum ist das denn so, bzw. welche Überlegung und Umstellung muss man da machen, damit es keine Lösung gibt?
Und warum betrachten wir jetzt nur 3 Spalten und wo ist der Parameter b hin?
Bitte um eine Erklärung von Anfang an dh. vom Gleichungssystem mit den Unbekannten xyz und den Parametern a und b, zu der Matrix bzw. Überlegung (keine Lösung) usw.

Ich verstehe es iwie nicht ganz.

Freundliche Gruesse
  ─   polymechanical 16.12.2019 um 20:50

Ich habe das Gefühl, dass du das von mir empfohlene Video nicht angeguckt bzw. nicht verstanden hast.   ─   crazyfroggerino 16.12.2019 um 21:04

Hallo
Doch natürlich. Doch da geht es nur um ein Gleichungssystem mit 3 Unbekannten und nicht noch 2 zusätzlichen Parametern.
Ich verstehe einfach nicht, wie man das Gleichungssystem zusätzlich mit 2 Parametern so stellt damit es keine Lösung gibt.

Gruesse
  ─   polymechanical 16.12.2019 um 21:23

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