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Exkurs - Bestimmung von Abbildungen

Zur Orientierung

Hier untersuchen wir, wie man die Abbildungsmatrix einer linearen (bzw. affinen) Abbildungen bestimmt, wenn Punkt-Bildpunkt-Paare vorgegeben sind.

Eine lineare Abbildung bestimmen

Wir bearbeiten hier Probleme mit folgender Struktur: Gegeben sind gewünschte Zuordnungen. Gesucht ist eine lineare Abbildung, die diese Zuordnungen erzeugt.

Problem:

Geg.: gewünschte Zuordnungen

(8|8)(20|4)(8|8)(12|20)

Ges.: lineare Abbildung, die diese Zuordnungen erzeugt; Gesucht ist also eine Abbildungsmatrix (abcd) mit:

(abcd)(88)=(204)(abcd)(88)=(1220)

Mit Probieren kommt man hier nur schwer zum Ziel. Du kannst es gerne versuchen.

Zum Herunterladen: lineareabbildungen_mit_koordinaten.ggb

Besser ist es, beim Problemlösen systematisch vorzugehen.

Aufgabe 1

Löse das oben beschriebene Problem. Wandle zunächst die Vektorgleichungen in Koordinatengleichungen um. Löse anschließend das entstehende lineare Gleichungssystem. Kontrolliere deine Lösung mit dem Applet.

Zur Kontrolle - LGS
BedingungenVektorgleichungenKoordinatengleichungen
(88)(204) (abcd)(88)=(204) [1]8a8b=20[2]8c8d=4
(88)(1220) (abcd)(88)=(1220) [3]8a8b=12[4]8c8d=20
Zur Kontrolle - Lösung des LGS

Aus [1] und [3] erhält man a=0.5 und b=2.

Aus [2] und [4] erhält man c=1 und d=1.5.

Erbebnis: (x1x2)=(0.5211.5)(x1x2)

Eine affine Abbildung bestimmen

Wir bearbeiten hier Probleme mit folgender Struktur: Gegeben sind gewünschte Zuordnungen. Gesucht ist eine affine Abbildung, die diese Zuordnungen erzeugt. Wir betrachten hier nur einen einfachen Fall.

Problem:

Geg.: gewünschte Zuordnungen

(0|0)(3|2)(1|0)(5|1)(0|1)(2.5|3)

Ges.: affine Abbildung, die diese Zuordnungen erzeugt;

Aufgabe 2

Löse das Problem mit den Erkenntnissen aus dem vorangehenden Abschnitt. Kontrolliere im Applet.

Zum Herunterladen: affineabbildungen_einheitsquadrat.ggb

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