add stupid calculations in la4 and update theo5

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2020-05-27 10:25:05 +02:00
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@@ -3,6 +3,8 @@
\title{Lineare Algebra 2: Übungsblatt 4} \title{Lineare Algebra 2: Übungsblatt 4}
\author{Dominik Daniel, Christian Merten} \author{Dominik Daniel, Christian Merten}
\usepackage[]{gauss}
\begin{document} \begin{document}
\punkte[16] \punkte[16]
@@ -57,4 +59,155 @@
\end{enumerate} \end{enumerate}
\end{aufgabe} \end{aufgabe}
\begin{aufgabe}
\begin{enumerate}[(a)]
\item Kurze Rechung ergibt
\begin{align*}
P_A &= \begin{gmatrix}[p] t-10 & 11 & 11 & 32 \\
1 & t & 2 & - 4 \\
-1 & 1 & t-1 & 4 \\
-2 & 2 & 2 & t+6
\rowops
\swap{0}{1}
\end{gmatrix}
\sim
\begin{gmatrix}[p]
1 & t & 2 & - 4 \\
t-10 & 11 & 11 & 32 \\
-1 & 1 & t-1 & 4 \\
-2 & 2 & 2 & t+6
\rowops
\add[-(t-10)]{0}{1}
\add{0}{2}
\add[2]{0}{3}
\colops
\add[-t]{0}{1}
\add[-2]{0}{2}
\add[4]{0}{3}
\end{gmatrix} \\
&\sim
\begin{gmatrix}[p]
1 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 11-t^2 + 10t & -8 + 4t \\
0 & t+1 & t+1 & 0 \\
0 & 2+2t & 6 & t-2
\rowops
\swap{1}{3}
\colops
\swap{1}{2}
\end{gmatrix}
\sim
\begin{gmatrix}[p]
1 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 6 & 2+2t & t-2 \\
0 & t+1 & t+1 & 0 \\
0 & 31-2t & 11-t^2 + 10t & -8+4t
\rowops
\mult{1}{\cdot \frac{1}{6}}
\end{gmatrix} \\
&\sim
\begin{gmatrix}[p]
1 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 1 & \frac{1}{3} + \frac{1}{3}t & \frac{1}{6}t - \frac{1}{3} \\
0 & t+1 & t+1 & 0 \\
0 & 31-2t & 11-t^2+10t & -8+4t
\rowops
\add[-(t+1)]{1}{2}
\add[-(31-2t)]{1}{3}
\colops
\add[-\left(\frac{1}{3} + \frac{1}{3}t \right)]{1}{2}
\add[-\left(\frac{1}{6}t - \frac{1}{3} \right)]{1}{3}
\end{gmatrix}
\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & -\frac{1}{3} t^2+\frac{2}{3} + \frac{1}{3}t & -\frac{1}{6}t^2 + \frac{1}{6}t + \frac{1}{3} \\
0 & \frac{2}{3} + \frac{1}{3}t - \frac{1}{3}t^2 & \frac{1}{3}t^2 - \frac{11}{6}t + \frac{7}{3}
\rowops
\add[-1]{1}{2}
\colops
\add[-\frac{1}{2}]{1}{2}
\end{gmatrix} \\
&\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & -\frac{1}{3}t^2 + \frac{1}{3}t + \frac{2}{3} & 0 \\
0 & 0 & \frac{1}{2}t^2 - 2t + 2
\rowops
\mult{1}{\cdot (-3)}
\mult{2}{\cdot 2}
\end{gmatrix}
\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & (t+1)(t-2) & 0 \\
0 & 0 & (t-2)^2
\rowops
\add{1}{2}
\colops
\add[-1]{1}{2}
\end{gmatrix} \\
&\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & (t+1)(t-2) & -(t+1)(t-2) \\
0 & (t+1)(t-2) & -3t + 6
\rowops
\swap{1}{2}
\colops
\swap{1}{2}
\end{gmatrix}
\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & -3t + 6 & (t-2)(t+1) \\
0 & -(t-2)(t+1) & (t-2)(t+1)
\rowops
\mult{1}{\cdot \left( -\frac{1}{3} \right)}
\colops
\mult{2}{\cdot 3}
\end{gmatrix} \\
&\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & t - 2 & -(t-2)(t+1) \\
0 & -(t-2)(t+1) & 3(t-2)(t+1)
\rowops
\add[t+1]{1}{2}
\colops
\add[t+1]{1}{2}
\end{gmatrix}
\sim
\begin{gmatrix}[p]
E_2 & 0 & 0 \\
0 & t-2 & 0 \\
0 & 0 & (t-2)^2(t+1)
\end{gmatrix}
.\end{align*}
Damit folgen als Invariantenteiler: $c_1 = c_2 = 1$, $c_3 = t- 2$ und $c_4 = (t-2)^2(t+1)$.
Die Determinantenteiler sind damit $d_1 = 1$, $d_2 = 1$, $d_3 = t-2$ und $d_4 = (t-2)^{3}(t+1)$.
\item Hier ist sofort ersichtlich:
\begin{align*}
\text{det}(P_B)
= \begin{gmatrix}[v]
t+5 & 3 & -5 \\
0 & t-1 & 1 \\
8 & 4 & t-7
\end{gmatrix}
= (t-1)^{3}
\neq
(t-2)(t-1)(t+1)
=
\begin{gmatrix}[v]
t+3 & -8 & -12 \\
-1 & t+2 & 3 \\
2 & -4 & t-7
\end{gmatrix}
= \text{det}(P_C)
.\end{align*}
Damit ist $d_3_{B} \neq d_3_{C}$, also sind nach Invariantenteilersatz
$B$ und $C$ nicht ähnlich.
\end{enumerate}
\end{aufgabe}
\end{document} \end{document}
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+4 -3
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@@ -36,7 +36,7 @@
H &= \frac{p_{\vartheta}^2}{mR^2} - L \\ H &= \frac{p_{\vartheta}^2}{mR^2} - L \\
&= \frac{p_{\vartheta}^2}{mR^2} &= \frac{p_{\vartheta}^2}{mR^2}
- \frac{1}{2} mR^2 (\dot{\vartheta}^2 + \omega^2\sin^2\vartheta) + mg R \cos\vartheta \\ - \frac{1}{2} mR^2 (\dot{\vartheta}^2 + \omega^2\sin^2\vartheta) + mg R \cos\vartheta \\
&= \frac{p_{\vartheta}^2}{2mR^2} - \frac{1}{2} \omega^2 \sin^2\vartheta + mgR\cos\vartheta &= \frac{p_{\vartheta}^2}{2mR^2} - \frac{1}{2} R^2 \omega^2 \sin^2\vartheta + mgR\cos\vartheta
.\end{align*} .\end{align*}
\item Es liegt hier zwar ein Potential vor, allerdings ist \item Es liegt hier zwar ein Potential vor, allerdings ist
die kinetische Energie des Systems gegeben als die kinetische Energie des Systems gegeben als
@@ -47,8 +47,9 @@
an der zeitabhängigen Zwangsbedingung. an der zeitabhängigen Zwangsbedingung.
Wegen $\frac{\partial H}{\partial t} = 0$ ist die Hamilton Funktion zeitlich Wegen $\frac{\partial H}{\partial t} = 0$ ist die Hamilton Funktion zeitlich
erhalten. Außerdem ist $\dot{w} = 0$, also ist das System erhalten. Da die Zwangskräfte von der Zeit abhängen, ist das
invariant gegenüber Zeittranslation. Damit folgt Energieerhaltung. System nicht invariant gegenüber Zeittranslation, also ist die Energie nicht
erhalten.
\item Für die kanonischen Gleichungen folgt \item Für die kanonischen Gleichungen folgt
\begin{align*} \begin{align*}
\frac{\partial H}{\partial p_{\vartheta}} &= \frac{2 p_{\vartheta}}{mR^2} - \frac{p_{\vartheta}}{mR^2} \frac{\partial H}{\partial p_{\vartheta}} &= \frac{2 p_{\vartheta}}{mR^2} - \frac{p_{\vartheta}}{mR^2}