Aufgabe 1
Gegeben seien $p\in \bbbr$, $A=\Mc{3}{p&1&2\\2&1&p\\1&1&2}$
und $\vec{b}=\V{1\\1\\3-p}$.
- Berechnen Sie die Determinante von $A$
- Für welche $p$ hat $A\vec{x}=\vec{b}$ genau eine Lösung?
- Für welche $p$ hat $A\vec{x}=\vec{b}$ keine Lösung?
- Für welche $p$ hat $A\vec{x}=\vec{b}$ mehr als eine Lösung?
Geben Sie in diesem Fall die Lösungsmenge an.
Tipp
Faktorisiere die Determinante.
Untersuche das Gleichungssystem anschließend einzeln für die Werte, für die die Determinante Null ist.
Lösung
$\det A=-(p-1)(p-2)$, daher eindeutig lösbar für $p\not\in\{1,2 \}$.
Für $p=1$ widersprechen sich erste und dritte Zeile, also gibt es keine Lösung.
Für $p=2$ fällt die letzte Zeile weg, $\vec{x}=\V{0\\1\\0}+t\V{0\\2\\-1}$.
Aufgabe 2
Sei $A=\Mc{3}{3&4&-1\\2&3&0\\2&3&1}$ und $\vec{b}=\V{1\\-1\\3}$.
Berechnen Sie die Inverse von $A$ und damit die Lösung des Gleichungssystems
$A\vec{x}=\vec{b}$.
Tipp
Für die Inverse gilt: $A \cdot A^{-1} = E$, wobei $E$ die Einheitsmatrix ist.
(Achtung: Eine Inverse Matrix $A^{-1}$ existiert nur für eine Matrix $A$ mit $\det A \neq 0$.)
Um das Gleichungssystem mit der inversen Matrix zu lösen, nutze: $x=A^{-1}b$.
Lösung
$\begin{align}
A^{-1} &= \Mc{3}{3&-7&3\\-2&5&-2\\0&-1&1} \\
\\
\vec{x} &= \V{19\\-13\\4}
\end{align}$
Aufgabe 3
Sei $\D A=\Mc{3}{2&\alpha&2\\1&2&1\\\alpha&2&3}$ und $\D \vec{b}=\V{8\\1+\alpha\\12}$.
- Für welche Werte von $\alpha\in \bbbr$ ist $A$ nicht invertierbar?
- Berechnen Sie für diese Werte die Lösung des Gleichungssystems $A\vec{x}=\vec{b}$.
- Berechnen Sie $A^{-1}$ für $\alpha=2$ .
Tipp
- Determinante berechnen
- Für die Werte von $\alpha$, für die die Determinante Null ist, das Gleichungssystem lösen.
- Standardverfahren mit Gauß-Algorithmus