Einführung in die Matrizenrechnung Gliederung Aufbau von Matrizen Quadratisch, symmetrisch, diagonal Einheitsmatrix, Nullmatrix Rechenoperationen Addition Skalar-Multiplikation Matrix-Multiplikation 03_matritzen 1
Der Aufbau einer Matrix Zeilenindex Spaltenindex 03_matritzen 2
Quadratische Matrizen Quadratisch, wenn m = n Hauptdiagonale: alle xii (x11,x22, …, xmn) Symmetrisch: (an der Hauptdiagonale gespiegelt) xmn = xnm x21=x12, … , xm1=x1n, xm2=x2n, … , xm(n-1)=x(m-1)n 03_matritzen 3
Diagonalmatrix: Die „Diagonalmatrix“ quadratische Matrix alle Elemente außer der Hauptdiagonalen sind Null 03_matritzen 4
Einheitsmatrix (E) bzw. Identitätsmatrix (I): Die „Einheitsmatrix“ Einheitsmatrix (E) bzw. Identitätsmatrix (I): Diagonalmatrix alle Elemente der Hauptdiagonalen haben den Wert 1 neutrales Element der Matrixmultiplikation: X · E=X 03_matritzen 5
beliebige Dimensionen alle Elemente gleich Null Die „Nullmatrix“ Nullmatrix: beliebige Dimensionen alle Elemente gleich Null neutrales Element der Matrixaddition: X+N=X 03_matritzen 6
Matrixaddition: Am×n + Bm×n = Cm×n Rechnen mit Matrizen Rechenoperationen Matrixaddition: Am×n + Bm×n = Cm×n Skalarmultiplikation: a · Am×n = Bm×n Matrixmultiplikation: Am×n · Bn×k = Cm×k 03_matritzen 7
Die Matritzenaddition ist kommutativ! Addition von Matrizen Die Matritzenaddition ist kommutativ! 03_matritzen 8
Skalarmultiplikation Kommutativ! Distributiv! 03_matritzen 9
Multiplikation von Matrizen Voraussetzung: Spaltenanzahl der ersten Matrix = Zeilenzahl der zweiten Matrix 03_matritzen 10
Multiplikation von Matrizen NICHT kommutativ! distributiv! assoziativ! 03_matritzen 11
Neutrales Element der Matrizen-Multiplikation Die Einheitsmatrix (E) ist das neutrale Element der Matrizenmultiplikation: Xm×n · Enxn = Xm×n 03_matritzen 12
Matrizenrechnung Zusammenfassung Matrizen sind Tabellen mit m x n Zahlen, wobei m die Anzahl der Zeilen und n die Anzahl der Spalten beschreibt. Für die Matrizenrechnung sind die symmetrische Matrix, die Einheitsmatrix und die Nullmatrix von besonderer Bedeutung. Matrizenrechnung: Matrizen-Addition: Am×n + Bm×n = Cm×n Skalar-Multiplikation: a · Am×n = Bm×n Matrizen-Multiplikation: Am×n + Bn×k = Cm×k 03_matritzen 13