la9 final
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\begin{aufgabe}
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\begin{aufgabe}
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\begin{enumerate}[(a)]
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\begin{enumerate}[(a)]
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\item Es seien $f\colon V \to W$ und $g: W \to V$ lineare Abbildungen
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\item Es seien $f\colon V \to W$ und $g: W \to V$ lineare Abbildungen
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zwischen $V$ und $W$ Vektorräumen.
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zwischen Vektorräumen $V$ und $W$.
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Beh.: Es existiert genau dann ein $v \in V \setminus \{0\} $ mit $(g \circ f)(v) = v$, wenn
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Beh.: Es existiert genau dann ein $v \in V \setminus \{0\} $ mit $(g \circ f)(v) = v$, wenn
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es ein $w \in W \setminus \{0\} $ gibt mit $(f \circ g)(w) = w$.
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es ein $w \in W \setminus \{0\} $ gibt mit $(f \circ g)(w) = w$.
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@@ -37,10 +37,10 @@
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\begin{align*}
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\begin{align*}
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&\text{ker}(id_{K^{n}} - a \circ b) = \{0\} \\
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&\text{ker}(id_{K^{n}} - a \circ b) = \{0\} \\
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\implies & id_{K^{n}}(v) - a(b(v)) \neq 0 \quad \forall v \in V \setminus \{0\} \\
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\implies & id_{K^{n}}(v) - a(b(v)) \neq 0 \quad \forall v \in V \setminus \{0\} \\
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\implies &v \neq a(b(v)) \quad \forall v \in V \setminus \{0\}
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\implies &v \neq a(b(v)) \quad \forall v \in V \setminus \{0\} \quad (*)
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\intertext{Sei nun $w \in K^{m}$ mit $id_{K^{m}} - b(a(w)) = 0$.}
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\intertext{Sei nun $w \in K^{m}$ mit $id_{K^{m}} - b(a(w)) = 0$.}
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\implies & w = b(a(w)) \\
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\implies & w = b(a(w)) \\
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\stackrel{\text{1a)}}{\implies} &w = 0
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\stackrel{\text{(a) und } * }{\implies} &w = 0
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.\end{align*}
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.\end{align*}
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Damit ist $id_{K^{m}} - b \circ a$ ein injektiver Endomorphismus, also
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Damit ist $id_{K^{m}} - b \circ a$ ein injektiver Endomorphismus, also
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auch bijektiv, also Automorphismus.\\
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auch bijektiv, also Automorphismus.\\
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@@ -55,18 +55,20 @@
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\begin{enumerate}[(a)]
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\begin{enumerate}[(a)]
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\item Beh.: $\text{ker } A = \{x - BAx \mid x \in K^{m}\} $
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\item Beh.: $\text{ker } A = \{x - BAx \mid x \in K^{m}\} $
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\begin{proof}
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\begin{proof}
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Zz.: $\text{ker } A \subset \{x - BAx \mid x \in K^{m}\} $
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Zz.: $\text{ker } A \subset \{x' - BAx' \mid x' \in K^{m}\} $
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Sei $x \in \text{ker } A$, d.h. $Ax = 0$, damit:
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Sei $x \in \text{ker } A$, d.h. $Ax = 0$, damit:
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\[
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\begin{align*}
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x - BAx = x - B\cdot 0 = x
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&x - BAx = x - B\cdot 0 = x \\
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.\]
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\implies & x \in \{x' - BAx' \mid x' \in K^{m}\}
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.\end{align*}
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Zz.: $\{x - BAx \mid x \in K^{m}\} \subset \text{ker } A$
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Zz.: $\{x - BAx \mid x \in K^{m}\} \subset \text{ker } A$
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Sei $r \in K^{m}$, dann $x := r - BAr$. Damit folgt:
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Sei $r \in K^{m}$, dann $x := r - BAr$. Damit folgt:
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\begin{align*}
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\begin{align*}
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Ax = Ar - ABAr \stackrel{ABA=A}{=} Ar - Ar = 0
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&Ax = Ar - ABAr \stackrel{ABA=A}{=} Ar - Ar = 0\\
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\implies & x \in \text{ker } A
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.\end{align*}
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.\end{align*}
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\end{proof}
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\end{proof}
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\item Beh.: $Ax = b$ hat eine Lösung $\iff ABb = b$
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\item Beh.: $Ax = b$ hat eine Lösung $\iff ABb = b$
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@@ -232,7 +234,7 @@
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&a \cdot \binom{1}{2} + b \binom{0}{-1} = 0 \\
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&a \cdot \binom{1}{2} + b \binom{0}{-1} = 0 \\
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\implies & a = 0 \land 2a -b = 0 \implies b = 0
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\implies & a = 0 \land 2a -b = 0 \implies b = 0
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.\end{align*}
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.\end{align*}
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$\implies$ $\underline{v}$ ist linear unabhängig wegen $\text{dim } \Q^{2} = 2$ eine Basis
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$\implies$ $\underline{v}$ ist linear unabhängig und wegen $\text{dim } \Q^{2} = 2$ eine Basis
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von $\Q^{2}$.
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von $\Q^{2}$.
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\end{proof}
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\end{proof}
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Beh.: $\underline{w} = \left( (1,1)^{t}, (3,2)^{t} \right) $ ist Basis von $\Q^{2}$
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Beh.: $\underline{w} = \left( (1,1)^{t}, (3,2)^{t} \right) $ ist Basis von $\Q^{2}$
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@@ -245,7 +247,7 @@
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\implies & a + 3b = 0 \land a +2b = 0
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\implies & a + 3b = 0 \land a +2b = 0
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\implies b = a = 0
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\implies b = a = 0
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.\end{align*}
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.\end{align*}
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$\implies$ $\underline{v}$ ist linear unabhängig wegen $\text{dim } \Q^{2} = 2$ eine Basis
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$\implies$ $\underline{v}$ ist linear unabhängig und wegen $\text{dim } \Q^{2} = 2$ eine Basis
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von $\Q^{2}$.
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von $\Q^{2}$.
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\end{proof}
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\end{proof}
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