Kriterien zum Nachweisen einer Basis

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Sei 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_71f3c871e6f005eb103abef281f091ca48e2cd2a.svg ein endlich dimensionaler K-Vektorraum und 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg eine Menge von Vektoren.

a) Nachrechnen: Erzeugendensystem + Dimension

Man kann zeigen:
a) die Dimension von 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_71f3c871e6f005eb103abef281f091ca48e2cd2a.svg ist gegeben durch 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_1ae49c9153574e242329c4cbcca36f4035b33af7.svg (im wohl häufigsten Fall 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d2fabf4238e57c1c1802a90380dce6460050f784.svg kann man das wohl ablesen)
b) 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg ist ein Erzeugendensystem eines Vektorraums
Nach der Äquivalenz von Basis, minimales Erzeugendensystem und maximal linear unabhängige Teilmenge

b) Nachrechnen: Linear Unabhängig + Dimension

Man kann zeigen:
a) die Dimension von 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_71f3c871e6f005eb103abef281f091ca48e2cd2a.svg ist gegeben durch 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_1ae49c9153574e242329c4cbcca36f4035b33af7.svg (im wohl häufigsten Fall 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d2fabf4238e57c1c1802a90380dce6460050f784.svg kann man das wohl ablesen)
b) 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg ist lineare unabhängig
Nach der Äquivalenz von Basis, minimales Erzeugendensystem und maximal linear unabhängige Teilmenge

c) invertierbare Abbildung: 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_3b49cb53ba6edfddbd9988f32140025ecddab118.svg als Spalten

Man kann zeigen dass der induzierte VR-Homomorphismus

20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d44a1e153b2d67d6a73c4a4e999c196396d07254.svg

ein VR-Iso ist.

Das gilt, weil

  1. Vektorraumepimorphismen erhalten Erzeugendensysteme
  2. Vektorraummonomorphismus erhält lineare Unabhängigkeit
  3. 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_2a55e5de8dc6d039fbd41861b4bf741929d6e754.svg eine Basis von 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_bad6923189ec2638e8c4a80922ed8ad4e581bd31.svg ist

d) Determinantenkriterium für Matrix mit 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_3b49cb53ba6edfddbd9988f32140025ecddab118.svg als Spalten

Für den Fall 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d2fabf4238e57c1c1802a90380dce6460050f784.svg kann man die Matrix

20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_07d795c0257fcbff5cc9df6b717b4d82ef6609dc.svg

ausschreiben und die Determinante ausrechnen.
Dann ist 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg eine Basis g.d.w. 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_6ebe1f96d622bd67c272edb6d9044e6a69e4a5c4.svg da 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_1d420ecfc3afeb24d74b9348f983f84f5c003dfc.svg zu der Abbildung 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_9fb7e36fad8f5dbe5968127b3e7802f531984b40.svg aus der c) korrespondiert und ein VR-Hom. 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_5879b0e7ca55080f5b14240e313cda9d9d478b88.svg invertierbar ist gdw die korrespondierende Matrix nichtnull determinante hat 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_6ebe1f96d622bd67c272edb6d9044e6a69e4a5c4.svg.

e) Determinantenkriterium für Matrix mit 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_3b49cb53ba6edfddbd9988f32140025ecddab118.svg als Zeilen

Für den Fall 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d2fabf4238e57c1c1802a90380dce6460050f784.svg kann man die Matrix

20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_a49d4ee1b37d80fbe41b8b782138b6f82844e0dc.svg

ausschreiben und die Determinante ausrechnen.
Dann ist wegen 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d8cf898fc2c514ec85de05475c1cc1d6a70bc0f7.svg und der d) das Tupel 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg eine Basis gdw 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d05bf869c1b1b2aa69268e2fbb2d7cd0a685161d.svg

f) Nachrechnen: Linear Unabhängig und Erzeugendensystem

man kann natürlich auch die Definition nachrechnen.

Negation

Das "funktioniert" bezieht sich im folgenden auf den Fall, dass 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg keine Basis ist.

a) Dimensionsgründe (funktioniert manchmal)

Falls 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_ae00c28d0c37627f49bd158212f4e535d5d14229.svg kann 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_192cdf864e55d036492d6fb6f28968dbb46b46cb.svg keine Basis sein.

b) nicht linear unabhängig (funktioniert oft)

selbsterklärend

c) kein erzeugendensystem (funktioniert oft)

selbsterklärend

d) Determinante (funktioniert im Fall 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d2fabf4238e57c1c1802a90380dce6460050f784.svg immer)

Falls 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_d2fabf4238e57c1c1802a90380dce6460050f784.svg kann man auch nachrechnen dass die Matrix 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_1d420ecfc3afeb24d74b9348f983f84f5c003dfc.svg bzw. 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_08d6daee3a39e3928c755535c9636d77c9caedcb.svg aus der d) bzw. e) 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_ef98ee34127b4574edda85844aafab73872043ca.svg bzw. äquivalent 20251208-kriterien_zum_nachweisen_einer_basis_bf95af593aa2f624d36d1ddc30e2b53c6989cfc7.svg erfüllt.

Date: nil

Author: Anton Zakrewski

Created: 2025-12-13 Sa 11:55