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\section{Lineare Abbildungen}
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Sei $K$ ein Körper.
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\subsection{Matrizen}
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\begin{framed}
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\textbf{Definition Matrix:} Seien $m,n \in \mathbb N_0$. Eine $m\times n$-Matrix über $K$ ist ein rechteckiges
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Schema:
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\begin{center}
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$\begin{pmatrix}
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a_{11} & ... & a_{1n}\\
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... & & ...\\
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a_{m1} & ... & a_{mn}\\
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\end{pmatrix}$
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\end{center}
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Man schreibt dies auch als $A=(a_{ij})_{i=1,...,n \newline j=1,...,m}$ oder $A=(a_{ij})_{i,j}$, wenn $m$ und $n$
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aus dem Kontext hervorgehen. Die $a_{ij}$ heißen die Koeffizienten der Matrix $A$ und wir definieren $A_{i,j}=
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a_{ij}$. Die Menge der $m\times n$-Matrizen über $K$ wird mit $Mat_{m\times n}(K)$ oder $K^{m\times n}$
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bezeichnet. Man nennt das Paar $(m,n)$ auch den Typ von $A$. Ist $m=n$, so spricht man von quadratischen
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Matrizen und schreibt $Mat_n(K)$. Zu einer Matrix $A=(a_ij) \in Mat_{m\times n}(K)$ definiert man die zu $A$
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transponierte Matrix $A^t := (a_ij)_{j,i} \in Mat_{n\times m}(K)$.
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\end{framed}
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\textbf{Beispiele:}
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\begin{compactitem}
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\item Die Nullmatrix ist $0=(0)_{i,j} \in Mat_{m\times n}(K)$.
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\item Für $k,l \in \{1,...,n\}$ ist die $(k,l)$-Basismatrix gegeben durch $E_{kl}=(\delta_{jk}\delta_{jl})\in
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Mat_{m\times n}(K)$.
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\item Die Einheitsmatrix ist $1_n=(\delta_{ii})\in Mat_n(K)$.
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\item Für $a_i,...,a_n \in K$ definiert man eine Diagonalmatrix $diag(a_1,...,a_n)=(\delta_{ij}\cdot a_i)$
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\item Für eine Permutation $\sigma\in S_n$ definiert man die Permutationsmatrix $P_\sigma := (\delta_{\sigma
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(i),j})$
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\item Für $a_1,...,a_n$ definiert man einen Zeilenvektor $(a_1,...,a_n)\in Mat_{1\times n}(K)$ bzw. einen
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Spaltenvektor $(a_1,...,a_n)^t$.
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\end{compactitem}
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\begin{framed}
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\textbf{Definition Addition und Skalarmultiplikation:} Seien $A=(a_{ij})$ und $B=(b_{ij})$ desselben Typs und
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$\lambda \in K$. Man definiert auf $Mat_{m\times n}(K)$ eine koeffizientenweise Addition und Skalarmultiplikation.
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\end{framed}
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\begin{framed}
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\textbf{Satz:} $(Mat_{m\times n},+,\cdot)$ ist ein $K$-VR der Dimension $dim_K(Mat_{m\times n})=n\cdot m$ mit
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Basismatrix als Basis.
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\end{framed}
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\textit{Beweis: \\
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Dies ist klar, weil wir $Mat_{m\times n}$ mit dem Standardraum $K^{mn}$ identifizieren können. Wir haben die
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Elemente nur als $m\times n$-Matrix statt als $mn$-Tupel geschrieben.} \\
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$\newline$
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\end{document}
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