Frage zu Modul/Klausur Gaußsche Eliminationsverfahren

Ort
Wien
Studiengang
B.Sc. Wirtschaftswissenschaft
ECTS Credit Points
140 von 180
Hallo zusammen,

kann mir jemand auf eine einfache Art das Gaußsche Eliminationsverfahren erklären? Ich habe das in der Schule auf eine ganz andere Art gelernt. Bei uns war es wichtig Werte für x1, x2, etc raus zu bekommen und nicht irgendwelche Tableaus zu bilden.
Auf was muss man bei diesen Tableaus achten?
Dass am Schluss so viel 0 wie möglich da stehen? Oder die 1er wie bei einer Einheitsmatrix?

Danke!!
 
Hallo zusammen,

kann mir jemand auf eine einfache Art das Gaußsche Eliminationsverfahren erklären? Ich habe das in der Schule auf eine ganz andere Art gelernt. Bei uns war es wichtig Werte für x1, x2, etc raus zu bekommen und nicht irgendwelche Tableaus zu bilden.
Auf was muss man bei diesen Tableaus achten?
Dass am Schluss so viel 0 wie möglich da stehen? Oder die 1er wie bei einer Einheitsmatrix?

Danke!!

Hallo,

ich hab das in ein bzw. zwei Videos erklärt.

http://www.fernuni-repetitorium.de/video-45tgt49u5j459jut
http://www.fernuni-repetitorium.de/video-z23ugr23uz4g2uz3g

Man baut da sehr schnell Rechenfehler rein, also immer gründlich rechnen.

Falls Du noch fragen hast, immer gerne.

Viele Grüße,

Soenke
 
Ich hatte da auch mal ne Erklärung in nem anderen Forum zu geschrieben, die ich jetzt einfach mal hier rein kopiere. Vielleicht hilft dir das ja weiter:

1. Pivotelement wählen
2. Pivotzeile durch Pivotelement teilen und ins nächste Tableau schreiben
3. Pivotspalte mit Nullen auffüllen
4. Vereinfachungen:
a) Gibt es in der Pivotspalte eine 0? Wenn ja: die dazugehörige Zeile einfach ins nächste Tableau übertragen.
b) Gibt es in der Pivotzeile eine 0? Wenn ja: die dazugehörige Spalte ins nächste Tableau übertragen.
5. Die jetzt noch fehlenden Werte werden mit Hilfe der Rechteckregel errechnet.

Rechteckregel:
1. Ecke = Pivotelement
2. Ecke = Wert, den du für das nächste Tableau ausrechnen musst
3. und 4. Ecke ergeben sich dann, sodass ein Rechteck entsteht

Rechnung: 2. Ecke - (3. * 4. Ecke / 1. Ecke); der Teil in Klammern steht normal als Bruch
(bezogen auf meine Definition der Ecken)

Wenn das Pivotelement 1 ist, kann man sich das Teilen dadurch bei der Rechteckregel sparen und sie wird zur Dreieckregel.
 
Also die Gleichung ist folgende:

2x1 + 2x2 + 4x3 = 12
x1 + x2 + 2x3 = 6
5x2 + 5x3 = 15

x1 x2 x3
2.. 2. 4 ..12
1.. 1. 2.. 6
0.. 5. 5.. 15

Also ist mein Pivotelement die 2 in der erste Spalte. Die erste Zeile rechne ich durch 2 und dadurch dass in der Pivotspalte (x1) eine 0 ist kann ich die 3.Zeile mit nullen auffülen wäre als

1 1 2 6
a b c d
0 0 0 0

wie berechne ich jetzt die mittlere zeile?
ich hätte es so gemacht bei a:
1.eck = 2
2.eck = 1
3.eck = 1
4.eck = 2
also 1 - (1*2 / 2) = 0

bei b gehts auch noch so aber bei c? wenn ich das pivotelement nehme und c dann ergibt es ja kein rechteck mehr oder muss ich ind ieseml die werte von x1 (1.zeile) = pivotelement, x3 (2.zeile) = gesuchert Wert und dann x1 (2.zeile) und x3 (1.zeile) nehmen??

Als Lösung kommt raus, dass das gleichungssystem lösbar und mehrdeutig lösbar ist - wie erkenne ich das zum schluss? Bei mir siehts zum Schluss so aus:

1 1 2 6
0 0 0 0
0 0 0 15

und der mengentheoretische Durchschnitt der obigen drei Ebenen ist eine Gerade - wie kommt man da drauf?

Danke & lg
 
Also ist mein Pivotelement die 2 in der erste Spalte. Die erste Zeile rechne ich durch 2

Das geht natürlich. Einfacher ist es aber, wenn du als Pivotelement die 1 nimmst. Dann musst du nämlich nicht teilen. Weder die Zeile durch das Pivotelement noch am Ende bei der Rechteckregel. Bei einer 1 als Pivotelement wird die Rechteckregel nämlich zur Dreieckregel.

und dadurch dass in der Pivotspalte (x1) eine 0 ist kann ich die 3.Zeile mit nullen auffülen

ja

wie berechne ich jetzt die mittlere zeile?
ich hätte es so gemacht bei a:
1.eck = 2
2.eck = 1
3.eck = 1
4.eck = 2
also 1 - (1*2 / 2) = 0

Du hast vergessen die Pivotspalte selbst auch mit 0en aufzufüllen. Wenn du das machst, ist a=o


oder muss ich ind ieseml die werte von x1 (1.zeile) = pivotelement, x3 (2.zeile) = gesuchert Wert und dann x1 (2.zeile) und x3 (1.zeile) nehmen??

ja, musst du

b = 1-((1*2)/2) = 0
c = 2-((1*4)/2) = 0
d = 6-((1*12)/2) = 0


Als Lösung kommt raus, dass das gleichungssystem lösbar und mehrdeutig lösbar ist - wie erkenne ich das zum schluss? Bei mir siehts zum Schluss so aus:

1 1 2 6
0 0 0 0
0 0 0 15

Die 15 ist falsch. Du hast oben ja die letzte Zeile mit 0en aufgefüllt.

Zu dem lösbar und mehrdeutig lösbar: meiner Meinung nach, steht lösbar für "eindeutig lösbar" und wäre somit falsch. Das ist eine alte Klausuraufgabe vom März 2012. Ich habe damals nur mehrdeutig lösbar angekreuzt. Ob das richtig war, weiß ich aber bis heute nicht. Andere haben nämlich argumentiert, dass es auch lösbar ist, wenn es mehrdeutig lösbar ist und haben beides als richtig angesehen.

Erkennen tust du es so:
In der ersten Zeile steht: 1x1 + 1x2 + 2x2 = 6

Jetzt könntest du mehrere Werte für x1, x2 und x3 einsetzen, um auf die 6 zu kommen. Beispiele:
1*0 + 1*0 + 2*3 = 6 oder
1*1 + 1*5 + 2*0 = 6

Und so kannst du das immer weiter führen...es ist also mehrdeutig lösbar.
Wichtig ist auch noch, dass du keinen Widerspruch hast. Aber das ist ja nicht der Fall. Denn in der zweiten und dritten Spalte steht jeweils:

0*x1 + 0*x2 + 0*x3 = 0

Wäre das mit der 15 richtig, so wie du es fälschlicherweise geschrieben hast, dann hättest du ein Widerspruch:

0*x1 + 0*x2 + 0*x3 = 15 das wäre falsch


und der mengentheoretische Durchschnitt der obigen drei Ebenen ist eine Gerade - wie kommt man da drauf?

Ich bin mir nicht mehr ganz sicher. Aber ich glaube, das machst du an der Anzahl der Basisvariablen fest. die Variablen liest du je Spalte ab. Eine Basisvariable hat in ihrer Spalte eine 1 und der Rest sind 0er. x1 und x2 sind also Basisvariablen. x3 und x4 sind Nicht-Basisvariable.

2 BV ergeben als mengentheoreitschen Durchschnitt eine Gerade. Eine wäre ein Punkt, drei eine Ebene,...

Aber da bin ich mir wie gesagt nicht mehr so 100%ig sicher. Vllt kann das noch mal jmd bestätigen?!
 
Zum mengentheoretischen Durchschnitt(m.D.):

das führt bei vielen Studenten zu Problemen und ich muss sagen, als ich das Uni-Skript gelesen hab, da wußte ich auch nicht, was die da von mir wollen.

Der m.D. ist die Dimension des Lösungsraumes. Vorausgesetzt ein Gleichungssystem ist lösbar, dann gilt: für jede Variable braucht man eine Gleichung, um die Lösung eindeutig zu bestimmen. Für jede Gleichung, die fehlt, erhöht sich die Dimension des Lösungsraumes (Punkt, Gerade, Ebene,...). Dabei muss beachtet werden, dass die Gleichungen "linear unabhängig" sein müssen. Habe ich zum Beispiel die zwei Gleichungen:
1x+3y=5
2x+6y=10
dann hat die eine Gleichung keine Informationen, die nicht schon in der anderen enthalten wären. In Matrixschreibweise bedeutet das, dass die Vektoren linear unabhängig sein müssen.
Man benötigt also für jede Variable einen linear unabhängigen Vektor. Anders kann man sagen: Die Matrix muss vollen Rang haben, damit es eine eindeutige Lösung gibt (m.D.=Punkt). Für jeden Rang, der fehlt, steigt der m.D. um eine Dimension.

Zum Beispiel: In dem Beispiel hat man mit dem Gaußschen Verfahren herausgefunden, dass ein Vektor linear abhängig ist. Die Matrix hat also 3 Gleichungen und nur 2 linear unabhängige Vektoren (Rang 2). Daher ist der m.D. eine Gerade.

Ob ein Gleichungssystem lösbar ist, ermittelt man übrigens über den Vergleich des Ranges der Matrix mit der um den Lösungsvektor erweiterten Matrix.
 
Also ich habe jetzt noch mal in meinen alten Unterlagen nachgeschlagen und da haben wir zum m.D. folgendes aufgeschrieben:

-> Lösungsraum, den man bestimmen kann

Bsp: 4 Variablen (max 3 NBV's)
0 NBV -> genau eine Lösung -> Punkt / 0-dimensional
1 NBV -> unendlich viele Lösungen -> Gerade / 1-dimensional
2 NBV -> unendlich viele Lösungen -> Ebene / 2-dimensional
3 NBV -> unendlich viele Lösungen -> Raum / 3-dimensional


Daneben habe ich noch "zeilenweise Betrachtung" aufgeschrieben.

Ich finde irgendwie, dass sich das ganz anders, aber - zumindest für mich - viel leichter anhört als das oben. Vllt. hilft es anderen ja auch weiter.
 
Hallo, wie erkenne ich, wie oft ich dieses Schema machen muss? Also Pivotspalte/-element auswählen, Vierecksregel usw. In diesem Bsp oben hab ich es einmal gemacht, da dann schon 2/3 Zeilen mit lauter 0 aufgefüllt sind, aber das geht ja nicht immer. Wie ist die Regel dazu?
 
Hallo, wie erkenne ich, wie oft ich dieses Schema machen muss? Also Pivotspalte/-element auswählen, Vierecksregel usw. In diesem Bsp oben hab ich es einmal gemacht, da dann schon 2/3 Zeilen mit lauter 0 aufgefüllt sind, aber das geht ja nicht immer. Wie ist die Regel dazu?

Du machst das solange, bis es nicht mehr geht. Wenn du in einer Zeile eine Zahl zum Pivotelement machst, sperrst du sie damit für die nächsten Schritte. Wenn du also allen Zeilen durch hast, du also kein Pivotelement mehr wählen kannst, dann bist du fertig.

Und auch wenn du noch nicht alle Zeilen durch hast, es aber keine neue Zeile mehr gibt, in der du ein Pivotelement wählen kannst, bist du fertig. Das war oben der Fall. Du hattest in der ersten Zeile dein Pivotelement, damit ist diese Zeile zukünftig für die Wahl des Pivotelements gesperrt. Da du dann schon nach dem ersten Schritt in den restlichen zwei Zeilen nur noch 0er hattest, konntest du auch dort kein Pivotelement mehr wählen und warst bereits nach einem Schritt fertig.
 
Achso...es gibt auch noch die Möglichkeit, dass sich zwischendrin ein Widerspruch bildet. Sobald du einen Widerspruch in einer Zeile entdeckst, kannst du auch aufhören. Du KANNST auch weiterrechnen, falls du den Widerspruch übersiehst. Da aber ein Gleichungssystem mit einem Widerspruch ja logischerweise keinen Sinn ergibt und weißt du direkt, dass es nicht lösbar ist.
 
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