Matrizen: Unterschied zwischen den Versionen
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y_1 \\ y_2 | y_1 \\ y_2 | ||
\end{pmatrix}$ kann man das Gleichungssystem sehr kompakt als | \end{pmatrix}$ kann man das Gleichungssystem sehr kompakt als | ||
| − | $A \cdot \vec{x}= \vec{y}$ schreiben. Das Lösen des Gleichungssystems erfolgt dann über [ | + | $A \cdot \vec{x}= \vec{y}$ schreiben. Das Lösen des Gleichungssystems erfolgt dann über [https://www1.vobs.at/maturawiki/index.php/Äquivalenzumformungen Äquivalenzumformen] von $(A|\vec{y})$, d.h. der Matrix |
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dann ist $ \qquad \qquad \qquad A+ B =\begin{pmatrix}a_{11} & a_{12} \\ | dann ist $ \qquad \qquad \qquad A+ B =\begin{pmatrix}a_{11} & a_{12} \\ | ||
a_{21} & a_{22} | a_{21} & a_{22} | ||
| − | \end{pmatrix} | + | \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} b_{11} & b_{12} \\ |
| − | + | ||
| − | + | + | |
| − | \begin{pmatrix} | + | |
b_{21} & b_{22} | b_{21} & b_{22} | ||
\end{pmatrix} | \end{pmatrix} | ||
| − | + | = | |
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
a_{11} + b_{11} & a_{12} + b_{12} \\ | a_{11} + b_{11} & a_{12} + b_{12} \\ | ||
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\end{pmatrix} | \end{pmatrix} | ||
$ | $ | ||
| − | |||
| − | |||
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{{Vorlage:Beispiel|1= Gib die Input-Output-Matrix zu folgendem Gozintographen an: | {{Vorlage:Beispiel|1= Gib die Input-Output-Matrix zu folgendem Gozintographen an: | ||
| − | |||
[[Datei:beispiel_inpuoutput.pdf|400px]] | [[Datei:beispiel_inpuoutput.pdf|400px]] | ||
| − | + | |2= $M=\begin{pmatrix} | |
| − | + | ||
| − | 2= $M=\begin{pmatrix} | + | |
\frac{10}{43} & \frac{5}{68} & \frac{20}{64} \\ | \frac{10}{43} & \frac{5}{68} & \frac{20}{64} \\ | ||
\frac{15}{43} & \frac{15}{68} & \frac{36}{64} \\\frac{25}{43} & \frac{4}{68} & \frac{22}{64}\\ | \frac{15}{43} & \frac{15}{68} & \frac{36}{64} \\\frac{25}{43} & \frac{4}{68} & \frac{22}{64}\\ | ||
\end{pmatrix} \approx | \end{pmatrix} \approx | ||
| − | + | \begin{pmatrix} | |
0,233 & 0,074 & 0,313 \\ | 0,233 & 0,074 & 0,313 \\ | ||
0,349 & 0,221 & 0,563\\ | 0,349 & 0,221 & 0,563\\ | ||
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$$ | $$ | ||
Dabei gibt $s_x$ die Skalierung in x-Richtung, $s_y$ die Skalierung in y-Richtung und $s_z$ die Skalierung in z-Richtung an. | Dabei gibt $s_x$ die Skalierung in x-Richtung, $s_y$ die Skalierung in y-Richtung und $s_z$ die Skalierung in z-Richtung an. | ||
| + | |||
| + | [[Datei:skalierung wuerfel a.png|thumb|Skalierung eines Würfels]] | ||
| + | [[Datei:skalierung wuerfel b.png|thumb|Skalierung eines Würfels]] | ||
=Drehung= | =Drehung= | ||
==Drehung== | ==Drehung== | ||
| − | Die Drehung ist ein Beispiel für die Anwendung und Motivation der Matrizenmultiplikation. | + | Die Drehung ist ein Beispiel für die Anwendung und Motivation der Matrizenmultiplikation. In $\mathbb{R}^2$ und $\alpha \in [0, 2 \pi[$ wird die Drehung (gegen den Uhrzeigersinn) eines Vektors $v$ um den Winkel $\alpha $ durch die Multiplikation des Vektors mit der Drehmatrix $$R_{\alpha} |
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
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um die x-Achse um den Winkel $\alpha= 45^{\circ}$ gedreht wird? | um die x-Achse um den Winkel $\alpha= 45^{\circ}$ gedreht wird? | ||
| − | 2= Unter der Verwendung der Drehmatrix | + | |2= Unter der Verwendung der Drehmatrix |
$R_x(45^{\circ}) =\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0& \cos5^{\circ}) & -\sin(45^{\circ}) \\ 0 & \sin(45^{\circ}) & \cos(45^{\circ}) \\ \end{pmatrix} | $R_x(45^{\circ}) =\begin{pmatrix} 1 & 0 & 0 \\ 0& \cos5^{\circ}) & -\sin(45^{\circ}) \\ 0 & \sin(45^{\circ}) & \cos(45^{\circ}) \\ \end{pmatrix} | ||
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| + | [[Datei:schiebung wuerfel b.png|thumb|right|400px|Schiebung eines Würfels]] | ||
=Spiegelung= | =Spiegelung= | ||
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| + | |||
| + | [[Datei:computerspiele.png|thumb|right|400px|Spiegelung]] | ||
| Zeile 874: | Zeile 872: | ||
* um die yz-Ebene: | * um die yz-Ebene: | ||
| − | \begin{equation*} | + | \begin{equation*} S_{yz}= |
| − | + | ||
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
-1&0 &0\\0& 1 &0\\ | -1&0 &0\\0& 1 &0\\ | ||
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* um die xz-Ebene: | * um die xz-Ebene: | ||
| − | \begin{equation*} | + | \begin{equation*} S_{xz}= |
| − | + | ||
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
1&0 &0\\0& -1 &0\\ | 1&0 &0\\0& -1 &0\\ | ||
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* um die xy-Ebene: | * um die xy-Ebene: | ||
| − | \begin{equation*} | + | \begin{equation*} S_{xy}= |
| − | + | ||
\begin{pmatrix} | \begin{pmatrix} | ||
1&0 &0\\0& 1 &0\\ | 1&0 &0\\0& 1 &0\\ | ||
| Zeile 907: | Zeile 902: | ||
\end{pmatrix} | \end{pmatrix} | ||
\end{equation*} | \end{equation*} | ||
| − | |||
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| − | + | 1.) Das Koordinatensystem so verschieben, dass die Spiegelungsachse durch den Koordinatenursprung geht. | |
| − | + | ||
| − | + | 2.) Die Spiegelungsachse soll um den Winkel $\arctan(a)$ gedreht werden, so dass sie mit der x-Achse zusammenfällt. | |
| − | + | ||
| − | + | 3.) Spieglung an der x-Achse. | |
| + | |||
| + | 4.) In Ausgangsposition zurückdrehen, also Schritt 2) in die andere Richtung. | ||
| + | |||
| + | 5.) Die Spiegelungsachse zurück schieben, also wie in Schritt 1), nur in die andere Richtung schieben. | ||
Damit die Matrizen alle miteinander multipliziert werden können, müssen sie in den selben Koordinaten geschrieben werden, da eine Translation angewendet wird, sollten alle Matrizen in homogenen Koordinaten angeschrieben werden. | Damit die Matrizen alle miteinander multipliziert werden können, müssen sie in den selben Koordinaten geschrieben werden, da eine Translation angewendet wird, sollten alle Matrizen in homogenen Koordinaten angeschrieben werden. | ||
Aktuelle Version vom 29. Mai 2019, 10:45 Uhr
Die Matrizenrechnung ist ein nützliches Werkzeug, um ein Gleichungssystem mit vielen linearen Gleichungen zu lösen oder auch um Tabellen übersichtlich darzustellen, also um lineare Zusammenhänge zwischen mehreren Größen herzustellen.



