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Kurs:Lineare Algebra/Teil II/6/Klausur/latex

Aus Wikiversity

%Daten zur Institution

%\input{Dozentdaten}

%\renewcommand{\fachbereich}{Fachbereich}

%\renewcommand{\dozent}{Prof. Dr. . }

%Klausurdaten

\renewcommand{\klausurgebiet}{ }

\renewcommand{\klausurtyp}{ }

\renewcommand{\klausurdatum}{ . 20}

\klausurvorspann {\fachbereich} {\klausurdatum} {\dozent} {\klausurgebiet} {\klausurtyp}

%Daten für folgende Punktetabelle


\renewcommand{\aeins}{ 3 }

\renewcommand{\azwei}{ 3 }

\renewcommand{\adrei}{ 0 }

\renewcommand{\avier}{ 4 }

\renewcommand{\afuenf}{ 3 }

\renewcommand{\asechs}{ 0 }

\renewcommand{\asieben}{ 2 }

\renewcommand{\aacht}{ 8 }

\renewcommand{\aneun}{ 2 }

\renewcommand{\azehn}{ 0 }

\renewcommand{\aelf}{ 3 }

\renewcommand{\azwoelf}{ 6 }

\renewcommand{\adreizehn}{ 3 }

\renewcommand{\avierzehn}{ 0 }

\renewcommand{\afuenfzehn}{ 3 }

\renewcommand{\asechzehn}{ 3 }

\renewcommand{\asiebzehn}{ 43 }

\renewcommand{\aachtzehn}{ }

\renewcommand{\aneunzehn}{ }

\renewcommand{\azwanzig}{ }

\renewcommand{\aeinundzwanzig}{ }

\renewcommand{\azweiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\adreiundzwanzig}{ }

\renewcommand{\avierundzwanzig}{ }

\renewcommand{\afuenfundzwanzig}{ }

\renewcommand{\asechsundzwanzig}{ }

\punktetabellesechzehn

\klausurnote

\newpage


\setcounter{section}{K}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Definiere die folgenden \zusatzklammer {kursiv gedruckten} {} {} Begriffe. \aufzaehlungsechs{Das \stichwort {orthogonale Komplement} {} zu einem Untervektorraum
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{U }
{ \subseteq }{V }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} in einem ${\mathbb K}$-\definitionsverweis {Vektorraum}{}{} $V$ mit Skalarprodukt.

}{Eine \stichwort {winkeltreue Abbildung} {} \maabbdisp {\varphi} {V} {V } {} auf einem \definitionsverweis {reellen Vektorraum}{}{} $V$ mit \definitionsverweis {Skalarprodukt}{}{.}

}{Eine \stichwort {hermitesche} {} Matrix.

}{Die \stichwort {Quotientenmenge} {} zu einer Äquivalenzrelation $\sim$ auf einer Menge $M$.

}{Die \stichwort {Stetigkeit} {} einer Abbildung \maabbdisp {f} {L} {M } {} zwischen \definitionsverweis {metrischen Räumen}{}{} \mathkor {} {L} {und} {M} {} in einem Punkt
\mathl{x \in L}{.}

}{Den \stichwort {durch Körperwechsel} {}
\mathl{K \subseteq L}{} aus einem $K$-\definitionsverweis {Vektorraum}{}{} $V$ \stichwort {gewonnenen} {} $L$-Vektorraum. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Formuliere die folgenden Sätze. \aufzaehlungdrei{Der \stichwort {Kosinussatz} {.}}{Der Satz über den Abstand eines Vektors $v$ zu einem Untervektorraum $U$ in einem euklidischen Vektorraum $V$.}{Der Satz über Orientierungen auf einem Vektorraum und dem Dachprodukt.}

}
{} {}




\inputaufgabe
{0}
{

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{4}
{

Man gebe ein Beispiel für eine \zusatzklammer {achsensymmetrische} {} {} Ellipse $E$ im $\R^2$ und eine bijektive \definitionsverweis {lineare Abbildung}{}{} \maabb {\varphi} {\R^2} {\R^2 } {} mit
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{\varphi(E) }
{ = }{E }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{,} die keine \definitionsverweis {Isometrie}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Beweise den Kosinussatz.

}
{} {}




\inputaufgabe
{0}
{

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Es sei $V$ ein $\Complex$-\definitionsverweis {Vektorraum}{}{} und es seien \maabbdisp {\varphi} {V} {V } {} und \maabbdisp {\psi} {V} {V } {} \definitionsverweis {antilineare}{}{} Abbildungen. Zeige, dass die Verknüpfung
\mathl{\varphi \circ \psi}{} \definitionsverweis {linear}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{8 (4+2+2)}
{

Es seien \mathkor {} {U} {und} {V} {} \definitionsverweis {endlichdimensionale}{}{} $\R$-\definitionsverweis {Vektorräume}{}{} mit \definitionsverweis {symmetrischen Bilinearformen}{}{} \mathkor {} {\Psi_U} {und} {\Psi_V} {.} \aufzaehlungdrei{Zeige, dass auf
\mathl{U \oplus V}{} durch
\mavergleichskettedisp
{\vergleichskette
{ \Theta ( (u_1,v_1), (u_2,v_2)) }
{ =} { \Psi_U (u_1,u_2) + \Phi_V(v_1,v_2) }
{ } { }
{ } { }
{ } { }
} {}{}{} eine symmetrische Bilinearform gegeben ist, und dass dabei $U$ und $V$ \definitionsverweis {orthogonal}{}{} zueinander sind. }{Es sei $G$ die \definitionsverweis {Gramsche Matrix}{}{} von $\Psi_U$ bezüglich einer Basis von $U$ und $H$ die Gramsche Matrix von $\Psi_V$ bezüglich einer Basis von $V$. Zeige, dass die \definitionsverweis {Blockmatrix}{}{} aus $G$ und $H$ die Gramsche Matrix von $\Theta$ bezüglich der zusammengesetzten Basis ist. }{Der \definitionsverweis {Typ}{}{} der Bilinearformen sei
\mathl{(p,q)}{} bzw.
\mathl{(p',q')}{.} Zeige, dass der Typ von $\Theta$ gleich
\mathl{(p+p',q+q')}{} ist. }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{2}
{

Entscheide, ob es für die durch die Matrix
\mathdisp {\begin{pmatrix} 2-3{ \mathrm i} & 4+5{ \mathrm i} \\ 11-3{ \mathrm i} & 6+9{ \mathrm i} \end{pmatrix}} { }
gegebene \definitionsverweis {lineare Abbildung}{}{} \maabb {} {{\mathbb C}^2} {{\mathbb C}^2 } {} eine \definitionsverweis {Orthonormalbasis}{}{} des ${\mathbb C}^2$ aus \definitionsverweis {Eigenvektoren}{}{} gibt.

}
{} {}




\inputaufgabe
{0}
{

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Es sei $G$ eine \definitionsverweis {Gruppe}{}{} und
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ g }
{ \in }{ G }
{ }{}
{ }{}
{ }{}
} {}{}{} ein Element, und seien
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ m,n }
{ \in }{ \Z }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{} ganze Zahlen. Zeige die folgenden Potenzgesetze. \aufzaehlungzwei {Es ist
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ g^0 }
{ = }{ e_G }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} } {Es ist
\mavergleichskette
{\vergleichskette
{ g^{m+n} }
{ = }{ g^m g^n }
{ }{ }
{ }{ }
{ }{ }
} {}{}{.} }

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{6 (2+1+1+2)}
{

Betrachte den Würfel






\bild{ \begin{center}
\includegraphics[width=5.5cm]{\bildeinlesung {Snijden_kruisen_evenwijdig.png} }
\end{center}
\bildtext {} }

\bildlizenz { Snijden kruisen evenwijdig.png } {} {MADe} {nl.wikipedia} {cc-by-sa 3.0} {}


Es sei $\alpha$ diejenige Drehung am Würfel um die Achse durch die Eckpunkte \mathkor {} {A} {und} {G} {,} die den Eckpunkt $B$ auf $D$ schickt, und es sei $\beta$ die Halbdrehung um die vertikale Achse \zusatzklammer {also die Gerade, die durch den Mittelpunkt der Seitenfläche $A,B,C,D$ und den Mittelpunkt der Seitenfläche $E,F,G,H$ läuft} {} {.}

a) Man gebe eine Wertetabelle für die Permutationen auf der Eckpunktmenge $\{A,B,C,D,E,F,G,H\}$, die durch $\alpha, \beta, \alpha \beta$ und $\beta \alpha$ bewirkt werden.

b) Bestimme die Drehachse von $\alpha \beta$ und von $\beta \alpha$ sowie die Ordnung dieser Drehungen.

c) Man gebe die Zykeldarstellung der von $\alpha^2$ bewirkten Permutation auf der Eckpunktmenge an. Was ist $\alpha^{1001}$?

d) Man betrachte die Permutation $\sigma$, die auf der Eckpunktmenge durch die Wertetabelle \wertetabelleachtausteilzeilen { $x$ }
{\mazeileundfuenf {A} {B} {C} {D} {E} }
{\mazeileunddrei {F} {G} {H } }
{ $\sigma(x)$ }
{\mazeileundfuenf {B} {C} {D} {A} {G} }
{\mazeileunddrei {H} {E} {F} } gegeben ist. Gibt es eine Drehung des Würfels, die diese Permutation bewirkt? Berechne das Signum von $\sigma$.

}
{} {}




\inputaufgabe
{3}
{

Es seien \mathkor {} {V} {und} {W} {} endlichdimensionale normierte ${\mathbb K}$-\definitionsverweis {Vektorräume}{}{.} Zeige, dass die \definitionsverweis {Maximumsnorm}{}{} auf dem \definitionsverweis {Homomorphismenraum}{}{}
\mathl{\operatorname{Hom}_{ } { \left( V , W \right) }}{} in der Tat eine \definitionsverweis {Norm}{}{} ist.

}
{} {}




\inputaufgabe
{0}
{

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Wir betrachten eine \definitionsverweis {stochastische Matrix}{}{,} bei der jede Spalte gleich
\mathl{\begin{pmatrix} p_1 \\p_2\\ \vdots\\p_n \end{pmatrix}}{} ist. Bestimme die \definitionsverweis {Eigenverteilung}{}{} und eine Basis des Kerns zu dieser Matrix.

}
{} {}




\inputaufgabegibtloesung
{3}
{

Es seien
\mathl{V_1 , \ldots , V_n}{} \definitionsverweis {endlichdimensionale}{}{} $K$-\definitionsverweis {Vektorräume}{}{} und es seien
\mathdisp {U_{1,1} \subset U_{1,2} \subset \ldots \subset U_{1, \dim_{ K } { \left( V_1 \right) } } \subset V_1 , \ldots , U_{n,1} \subset U_{n,2} \subset \ldots \subset U_{n, \dim_{ K } { \left( V_n \right) } } \subset V_n} { }
\definitionsverweis {Fahnen}{}{} in den beteiligten Vektorräumen. Zeige, dass es keine Fahne in
\mathl{V_1 \otimes_{ K } \cdots \otimes_{ K } V_n}{} geben muss, in der die einzelnen Unterräume die Gestalt
\mathdisp {U_{1,j_1} \otimes_{ } \cdots \otimes_{ } U_{n,j_n}} { }
haben.

}
{} {}