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Mathematik Lineare Algebra – Vektoren und Skalarprodukt

15 KartenMathematikatrio07.10.2026Nur mit Link

Karteikarten zum Thema „Mathematik“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was ist ein Vektor im ℝⁿ? · Wie wird die Addition zweier Vektoren im ℝⁿ definiert?

Karten

15 Karten
STANDARD

Was ist ein Vektor im ℝⁿ?

Rückseite

Ein Vektor im ℝⁿ ist ein geordnetes n-Tupel reeller Zahlen (x₁, ..., xₙ), das als Pfeil vom Ursprung zum Punkt (x₁, ..., xₙ) interpretiert wird.

STANDARD

Wie wird die Addition zweier Vektoren im ℝⁿ definiert?

Rückseite

Komponentenweise: (a₁, ..., aₙ) + (b₁, ..., bₙ) = (a₁+b₁, ..., aₙ+bₙ). Geometrisch entspricht dies dem Parallelogrammverfahren.

STANDARD

Was bewirkt die Multiplikation eines Vektors mit einem Skalar λ ∈ ℝ?

Rückseite

Jede Komponente wird mit λ multipliziert: λ·(x₁, ..., xₙ) = (λx₁, ..., λxₙ). Der Vektor wird gestreckt (|λ|>1), gestaucht (|λ|<1) oder gespiegelt (λ<0).

STANDARD

Wie berechnet man den Betrag (Länge) eines Vektors v = (v₁, ..., vₙ)?

Rückseite

Der euklidische Betrag ist ‖v‖ = √(v₁² + ... + vₙ²). Er entspricht der geometrischen Länge des Pfeils im Koordinatensystem.

STANDARD

Wie ist das Standardskalarprodukt zweier Vektoren im ℝⁿ definiert?

Rückseite

Für v = (v₁, ..., vₙ) und w = (w₁, ..., wₙ) gilt: v·w = v₁w₁ + ... + vₙwₙ. Das Ergebnis ist eine reelle Zahl, kein Vektor.

STANDARD

Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Skalarprodukt und Winkel φ zweier Vektoren?

Rückseite

v·w = ‖v‖·‖w‖·cos(φ). Daraus folgt cos(φ) = (v·w) / (‖v‖·‖w‖) für nicht-null Vektoren.

STANDARD

Wann sind zwei Vektoren orthogonal (senkrecht)?

Rückseite

Genau dann, wenn ihr Skalarprodukt null ist: v·w = 0. Der Nullvektor ist zu jedem Vektor orthogonal.

STANDARD

Wie berechnet man die orthogonale Projektion von v auf w ≠ 0?

Rückseite

proj_w(v) = (v·w / ‖w‖²) · w. Der Vektor liegt auf der durch w aufgespannten Geraden und v - proj_w(v) ist orthogonal zu w.

STANDARD

Was besagt die Cauchy-Schwarz-Ungleichung?

Rückseite

Für alle Vektoren v, w gilt |v·w| ≤ ‖v‖·‖w‖. Gleichheit gilt genau dann, wenn v und w linear abhängig sind (einer ist Skalarvielfaches des anderen).

STANDARD

Was besagt die Dreiecksungleichung für Vektoren?

Rückseite

‖v + w‖ ≤ ‖v‖ + ‖w‖. Die Länge der Summe ist nie größer als die Summe der Längen – geometrisch: eine Dreiecksseite ist höchstens so lang wie die Summe der anderen beiden.

STANDARD

Was ist eine Linearkombination von Vektoren v₁, ..., vₖ?

Rückseite

Ein Vektor der Form λ₁v₁ + ... + λₖvₖ mit Koeffizienten λᵢ ∈ ℝ. Die Menge aller Linearkombinationen heißt Spann(v₁, ..., vₖ).

STANDARD

Wann heißen Vektoren v₁, ..., vₖ linear unabhängig?

Rückseite

Wenn aus λ₁v₁ + ... + λₖvₖ = 0 nur die triviale Lösung λ₁ = ... = λₖ = 0 folgt. Andernfalls sind sie linear abhängig.

STANDARD

Was ist eine Basis eines Vektorraums V?

Rückseite

Eine Teilmenge B ⊆ V, die linear unabhängig ist und V aufspannt (jeder Vektor in V ist eindeutig als Linearkombination von Basisvektoren darstellbar).

STANDARD

Wie ist die Dimension eines Vektorraums definiert?

Rückseite

Die Dimension dim(V) ist die Anzahl der Vektoren in einer Basis von V. Alle Basen eines Vektorraums haben die gleiche Anzahl an Elementen.

STANDARD

Was unterscheidet ein allgemeines Skalarprodukt vom Standardskalarprodukt?

Rückseite

Ein Skalarprodukt ist eine symmetrische, bilineare, positiv definite Abbildung V×V→ℝ. Das Standardskalarprodukt ist der Spezialfall v·w = vᵀw im ℝⁿ; allgemeine Skalarprodukte ermöglichen andere Geometrien (z. B. gewichtete Normen).

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