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Lineare Algebra

Gerd Fischer

Chapter 3

Determinanten - all with Video Answers

Educators


Section 1

Beispiele und Definitionen

10:56

Problem 1

Berechnen Sie die Determinanten von
$$
\left(\begin{array}{lllll}
0 & 1 & 1 & 1 & 1 \\
1 & 0 & 1 & 1 & 1 \\
1 & 1 & 0 & 1 & 1 \\
1 & 1 & 1 & 0 & 1 \\
1 & 1 & 1 & 1 & 0
\end{array}\right), \quad\left(\begin{array}{lll}
1 & 2 & 3 \\
2 & 5 & 1 \\
2 & 7 & 9
\end{array}\right)
$$

Matthew Allcock
Matthew Allcock
Numerade Educator
01:42

Problem 2

Zeigen Sie:
$$
\begin{gathered}
\text { det }\left(\begin{array}{ccc}
x & 1 & 1 \\
1 & x & 1 \\
1 & 1 & x
\end{array}\right)=(x-1)^{2}(x+2), \\
\operatorname{det}\left(\begin{array}{ccc}
a^{2}+1 & a b & a c \\
a b & b^{2}+1 & b c \\
a c & b c & c^{2}+1
\end{array}\right)=a^{2}+b^{2}+c^{2}+1
\end{gathered}
$$

Saurabh Chandra
Saurabh Chandra
Numerade Educator
01:08

Problem 3

Berechnen Sie:
$$
\operatorname{det}\left(\begin{array}{ccccc}
\sin \alpha & \cos \alpha & a \sin \alpha & b \cos \alpha & a b \\
-\cos \alpha & \sin \alpha & -a^{2} \sin \alpha & b^{2} \cos \alpha & a^{2} b^{2} \\
0 & 0 & 1 & a^{2} & b^{2} \\
0 & 0 & 0 & a & b \\
0 & 0 & 0 & -b & a
\end{array}\right)
$$

Narayan Hari
Narayan Hari
Numerade Educator
00:31

Problem 4

Zeigen Sie, dass für eine Matrix $A=\left(a_{i j}\right) \in \mathrm{M}(n \times n ; K)$ gilt:
$$
\operatorname{det}\left(a_{i j}\right)=\operatorname{det}\left((-1)^{i+j} \cdot a_{i j}\right)
$$

Vinnu M
Vinnu M
Numerade Educator
01:09

Problem 5

Sei $K$ ein Körper mit char $K \neq 2$ und $A \in \mathrm{M}(n \times n ; K)$ alternierend (vgl. Aufgabe 3 zu 1.6). Zeigen Sie:
a) Ist $n$ ungerade, so ist det $A=0$.
(Hinweis: Benutzen Sie Satz 3.2.6)
b) Ist $n$ gerade, so ist det $A$ Quadrat eines Polynoms in den Einträgen von $A$ (vgl. Aufgabe 8 zu 3.2).

Chai Santi
Chai Santi
Numerade Educator
04:53

Problem 6

Sind $f=a_{m} t^{m}+\ldots+a_{0}, g=b_{n} t^{n}+\ldots+b_{0} \in K[t]$ Polynome mit $\operatorname{deg} f=m, \operatorname{deg} g=n$, so ist die Resultante von $f$ und $g$ definiert durch
$$
\left.\operatorname{Res}_{f, g}:=\operatorname{det}\left(\begin{array}{ccccccc}
a_{0} & & \cdots & \cdots & & a_{m} & & \\
& \ddots & & & & & \ddots & \\
& & a_{0} & & \cdots & \cdots & & a_{m} \\
b_{0} & \cdots & \cdots & b_{n} & & & & \\
& & & & b_{0} & \cdots & \cdots & b_{n}
\end{array}\right)\right\} n \text { Zeilen }
$$
Zeigen Sie die Äquivalenz der folgenden Aussagen:
i) $\operatorname{Res}_{f, g}=0$
ii) $f, t f, \ldots, t^{n-1} f, g, t g, \ldots, t^{m-1} g$ sind linear abhängig.
iii) Es existieren $p, q \in K[t], p, q \neq 0$, mit deg $p \leq n-1, \operatorname{deg} q \leq m-1$ und $p f=q g$

Mit etwas Teilbarkeitstheorie von Polynomen kann man zeigen, dass i) bis iii) äquivalent sind $z u$
iv) $f$ und $g$ haben einen gemeinsamen nichtkonstanten Teiler $h \in K[t]$.
Insbesondere ist also $\operatorname{Res}_{f, g}=0$, falls $f$ und $g$ eine gemeinsame Nullstelle haben, und im Fall $K=\mathbb{C}$ gilt: $\operatorname{Res}_{f, g}=0 \Leftrightarrow f$ und $g$ haben eine gemeinsame Nullstelle.

Anthony Ramos
Anthony Ramos
Numerade Educator