Welche Sonderfälle gibt es bei Lineare Gleichungen? | Äquivalenzumformungen | Linearkombinationen

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Um dieses Thema zu verstehen, solltest du bereits wissen, was eine Gleichung ist. Eine lineare Gleichung ist eine Gleichung ersten Grades, d.h. die Variable x kommt in keiner höheren als der ersten Potenz vor. Dabei sind a und b reelle Zahlen. x ist die Variable.

Eine lineare Gleichung darf keine trigonometrischen Funktionen, wie den Sinus, angewendet auf eine Variable enthalten. Hier wird durch eine Variable geteilt. Das ist in linearen Gleichungen nicht erlaubt. In linearen Gleichungen dürfen Variablen zwar mit Zahlen, aber nicht mit Variablen multipliziert werden.

Eine Gleichung heißt allgemeingültig, wenn sie unabhängig von den Werten der Variablen wahr ist. Die Gleichung x−x=0 ist allgemeingültig, denn für jedes x∈R ist sie wahr.

Zunächst fasst man die beiden Seiten zusammen.
Als nächstes stellt man die Gleichung um, und zwar so, dass x nur noch links steht und rechts nur Zahlen. Auf die gleiche Weise kann man immer vorgehen: Erst die beiden Seiten so weit wie möglich zusammenfassen und vereinfachen. Dann weiter vereinfachen durch Äquivalenzumformungen: Geschickt etwas abziehen, was auf beiden Seiten steht. Schliesslich sollte auf der einen Seite nur noch ein Vielfaches der Variablen stehen und auf der anderen eine Zahl. Man teilt durch die Zahl vor der Variablen und hat die Gleichung gelöst.

Eine lineare Gleichung ist eine mathematische Bestimmungsgleichung, in der ausschließlich Linearkombinationen der Unbekannten vorkommen. Kennzeichnend ist für eine lineare Gleichung also, dass jede Unbekannte nur in der ersten Potenz steht, also nicht beispielsweise quadriert vorkommt (siehe quadratische Gleichung). Typischerweise sind die Unbekannten einer linearen Gleichung Skalare, meist reelle Zahlen. Im einfachsten Fall einer skalaren Unbekannten x besitzt eine lineare Gleichung die Form a⋅x = b , wobei a und b Konstanten sind. Es gibt aber auch lineare Gleichungen mit mehreren Unbekannten und mit anderen mathematischen Objekten als Unbekannten, beispielsweise Folgen (lineare Differenzengleichungen), Vektoren (lineare Gleichungssysteme) oder Funktionen (lineare Differentialgleichungen). Im allgemeinen Fall besitzt eine lineare Gleichung die Form T(x) = b ,wobei T eine lineare Abbildung ist.
Homogene lineare Gleichungen sind spezielle lineare Gleichungen, bei denen der konstante Term b der Gleichung gleich null ist. Die Lösungen einer homogenen linearen Gleichung bilden einen Untervektorraum des Vektorraums der Unbekannten und besitzen damit besondere Eigenschaften wie die Gültigkeit des Superpositionsprinzips.

Die Lösungen einer inhomogenen linearen Gleichung bilden hingegen einen affinen Unterraum, so lässt sich jede Lösung einer inhomogenen linearen Gleichung als Summe der Lösung der zugehörigen homogenen Gleichung und einer Partikulärlösung darstellen. Der Lösungsraum einer linearen Gleichung kann über den Kern und den Kokern der linearen Abbildung charakterisiert werden.

Lineare Gleichungen und deren Lösungen werden insbesondere in der linearen Algebra und der linearen Funktionalanalysis studiert, sie spielen aber auch in der Zahlentheorie eine Rolle.

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