Kapitel 2 - Matrizen Flashcards

(48 cards)

1
Q

Was ist eine Matrix?

A

Ein rechteckiges Zahlenschema aus Zeilen und Spalten.

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2
Q

Was sind Matizen?

A

Mehrzahl von Matrix.

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3
Q

Wie werden Matrizen gekennzeichnet/definiert?

A

Mit Großbuchstaben. Eine Matrix mit m Zeilen und n Spalten wird als A (m x n) bezeichnet.

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4
Q

Wie werden die Elemente einer Matrix gekennzeichnet?

A

Mit demselben Namen wie die Matrix, jedoch in Kleinbuchstaben, und der Position in Zeile und Spalte als Index, z.B.: b₁,₃.

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5
Q

Ab wann ist eine Matrix quadratisch?

A

Wenn die Matrix dieselbe Anzahl an Zeilen und Spalten hat, z.B. 3 x 3.

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6
Q

Wie lautet die Regel für das Erzeugen einer Identitätsmatrix?

A

aᵢᵢ = 1 für i ∈ {1,…,n}, aᵢⱼ = 0 für i ≠ j.

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7
Q

Was ist die Hauptdiagonale einer Matrix?

A

Die Kette aus Zahlen von links oben bis rechts unten.

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8
Q

Was ist die Nebendiagonale einer Matrix?

A

Die Ketten neben der Hauptdiagonale.

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9
Q

Wie kann man Matrizen zusammenfügen?

A

Indem man entscheidet, wo die Tupel geschrieben werden und entsprechend dazu die Elemente in einem größeren Schema einsetzt.

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10
Q

Was ist eine Nullmatrix?

A

Eine Matrix, die nur aus Nullen besteht.

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11
Q

Wie kennzeichnet man eine Nullmatrix?

A

Mit einer Null und die Anzahl der Zeilen und Spalten als Index.

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12
Q

Was ist bei quadratischen Matrizen bezüglich der Kennzeichnung der Dimension zu achten?

A

Man schreibt nur eine Zahl.

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13
Q

Was ist eine Einheitsmatrix?

A

Eine Matrix, deren Hauptdiagonale aus Einsen besteht und der Rest Null ist.

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14
Q

Wie werden Matrizen addiert bzw. subtrahiert?

A

Indem man die Elemente mit denselben Indizes addiert bzw. subtrahiert.

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15
Q

Was gilt bei der Addition und Subtraktion von Matrizen zu beachten?

A

Die Matrizen müssen dieselbe Dimension haben.

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16
Q

Ist die Addition und Subtraktion von Matrizen kommutativ?

A

Ja.

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17
Q

Wie werden Matrizen multipliziert?

A

Indem man die Elemente der ersten Zeile der ersten Matrix mit den Elementen der ersten Spalte der zweiten Matrix multipliziert und die Produkte addiert.

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18
Q

Worauf muss man bei der Dimension von Matrizen achten, wenn man sie multiplizieren muss?

A

Die zweite Matrix muss genauso viele Zeilen haben, wie die erste Spalten hat.

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19
Q

Ist die Multiplikation von Matrizen kommutativ?

A

Nein.

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20
Q

Was ist das Produkt einer Matrix und ihrer Inverse?

A

Die zugehörige Einheitsmatrix/Identitätsmatrix.

21
Q

Wie wird eine Einheitsmatrix gekennzeichnet?

A

Mit dem Matrixnamen und einem hochgestellten -1 (z.B. C → C⁻¹).

22
Q

Was heißt es, eine Matrix zu transponieren?

A

Die Zeilen und Spalten zu vertauschen.

23
Q

Wie kennzeichnet man eine transponierte Matrix?

A

Mit einem hochgestellten T.

24
Q

Was ist das Besondere beim Transponieren von quadratischen Matrizen?

A

Man kann die Matrix spiegeln, dabei ändert sich nichts an der Hauptdiagonale.

25
Wie werden Produkte von Matrizen transponiert?
Man transponiert die ursprünglichen Matrizen und vertauscht die Reihenfolge der Multiplikation.
26
Was ist eine Zeilenmatrix/Vektor und Spaltenmatrix/Vektor?
Eine Matrix bzw. ein Vektor mit nur einer Spalte bzw. Zeile.
27
Was ist eine adjungierte Matrix?
Eine Matrix, die man transponiert und komplex konjugiert.
28
Was ist die Konjugation von -2i?
+2i.
29
Was ist das Symbol einer adjungierten Matrix?
Ein hochgestelltes Dolch (†).
30
Wie adjungiert man das Produkt zweier Matrizen?
Indem man die Ursprungsmatrizen vertauscht und adjungiert.
31
Wie kann man Matrizen nach ihren Elementen unterscheiden?
In reelle und komplexe Matrizen.
32
Was ist der Unterschied zwischen reellen und komplexen Matrizen?
Reelle Matrizen enthalten nur reelle Zahlen, komplexe Matrizen auch komplexe Zahlen.
33
Wie kann man Matrizen nach ihrer Form unterteilen?
In quadratische und nicht-quadratische Matrizen.
34
Was ist der Vorteil an quadratischen Matrizen?
Sie sind in der Auswahl an Rechenoperationen flexibler.
35
Ab wann ist eine Matrix regulär/invertierbar und wann singulär?
Eine Matrix ist invertierbar oder regulär, wenn sie quadratisch ist und eine Inverse hat; ist keine Inverse vorhanden, ist sie singulär.
36
Ab wann ist eine Matrix symmetrisch?
Wenn sie reell und quadratisch ist und nach dem Transponieren identisch zum Ursprung bleibt.
37
Ab wann ist eine Matrix antisymmetrisch?
Wenn sie reell und quadratisch ist und nach dem Transponieren identisch zum Ursprung bleibt, jedoch mit einem zusätzlichen Minuszeichen.
38
Wie kann man eine beliebige quadratische Matrix in seinen symmetrischen und antisymmetrischen Teil zerlegen?
Mit der Formel: A = 1/2 (A + Aᵗ) + 1/2 (A - Aᵗ) = Aₛ + Aₐ.
39
Ab wann ist eine Matrix hermitesch?
Wenn sie komplex und quadratisch ist und nach dem Adjungieren identisch zum Ursprung bleibt.
40
Ab wann ist eine Matrix antihermitesch?
Wenn sie komplex und quadratisch ist und nach dem Adjungieren identisch zum Ursprung bleibt, jedoch mit einem zusätzlichen Minuszeichen.
41
Wie lassen sich Matrizen in hermitesche und antihermitesche Teile zerlegen?
B = Bₕ + Bₐ, wobei Bₕ = 1/2(B + B†) und Bₐ = 1/2(B - B†).
42
Was sind orthogonale bzw. unitäre Matrizen?
Matrizen, die nach dem Transponieren bzw. Adjungieren und Multiplizieren mit ihrer ursprünglichen Form die Einheitsmatrix ergeben.
43
Was sind Dreiecksmatrizen?
Matrizen, bei denen eine Linie entlang der Hauptdiagonale gezogen wird und auf einer Seite alle Elemente verschwinden.
44
Was sind Diagonalmatrizen?
Matrizen, bei denen nur die Elemente der Hauptdiagonale besetzt sind.
45
Was ist eine Transformation?
Eine Vorschrift, um einen Vektor auf einen anderen zu übertragen.
46
Was könnten die Ziele einer Transformation sein?
Drehung, Stauchung oder Streckung eines Vektors.
47
Gib ein Beispiel für eine Transformation.
Die Umrechnung eines lokalen Koordinatensystems in ein globales System.
48
Warum ist die Nutzung von Matrizen bei der Transformation so wichtig?
So kann man die Komponenten der Transformation einzeln betrachten und sie gegebenenfalls hintereinander ausführen.