Lineare Abbildungen

Lineare Abbildungen sind einfache Abbildungen von Rn\mathbb{R}^n nach Rm\mathbb{R}^m durch eine Abbildungsmatrix AA. Die Matrix AA ist dann gegeben durch eine m×nm \times n Matrix

A=(a11a12a1nam1am2amn)A=\left(\begin{array}{cccc} a_{11} & a_{12} & \ldots & a_{1 n} \\ \vdots & \vdots & \ldots & \vdots \\ a_{m 1} & a_{m 2} & \ldots & a_{m n} \end{array}\right)

Eine solche lineare Abbildung ergibt sich dann also in die Form von

Ax=(a11a12a1nam1am2amn)(x1xn)=(a11x1+a12x2++a1nxnam1x1+am2x2++amnxn)A \vec{x}=\left(\begin{array}{cccc} a_{11} & a_{12} & \ldots & a_{1 n} \\ \vdots & \vdots & \ldots & \vdots \\ a_{m 1} & a_{m 2} & \ldots & a_{m n} \end{array}\right)\left(\begin{array}{c} x_1 \\ \vdots \\ \vdots \\ x_n \end{array}\right)=\left(\begin{array}{c} a_{11} x_1+a_{12} x_2+\ldots+a_{1 n} x_n \\ \vdots \\ a_{m 1} x_1+a_{m 2} x_2+\ldots+a_{m n} x_n \end{array}\right)

Lineare Abbildungen haben die charakteristischen Eigenschaften von

A(cx)=cAxA(x+y)=Ax+Ay,\begin{aligned} A(c \vec{x})&=c A \vec{x} \\ A(\vec{x}+\vec{y})&=A \vec{x}+A \vec{y}, \end{aligned}

sie folgen also den Grundbedingungen der linearen Algebra (siehe Euklidischer Raum). Sie sind also abgeschlossen in der Skalarmultiplikation und Vektoraddition.

Lineare Abbildungen gehören zu den einfachsten Abbildungen in der Analysis II.

Beispiel: Für m=1m=1 ist A=(a1an)A=\left(a_1 \ldots a_n\right) und

Ax=a1x1++anxn=ax.A \vec{x}=a_1 x_1+\ldots+a_n x_n=\vec{a} \cdot \vec{x} .

so ist für n=3n=3 etwa A(xyz)=2xy+7zA\left(\begin{array}{l}x \\ y \\ z\end{array}\right)=2 x-y+7 z eine solche Abbildung.

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