Kurs:Lineare Algebra (Osnabrück 2015-2016)/Teil II/Definitionsliste


Definition:Skalarprodukt

Es sei ein - Vektorraum. Ein Skalarprodukt auf ist eine Abbildung

mit folgenden Eigenschaften:

  1. Es ist

    für alle , und

    für alle , .

  2. Es ist

    für alle .

  3. Es ist für alle und genau dann, wenn ist.


Definition:Euklidischer Vektorraum

Ein reeller, endlichdimensionaler Vektorraum, der mit einem Skalarprodukt versehen ist, heißt euklidischer Vektorraum.



Definition:Standardskalarprodukt (reell)

Das auf dem durch

gegebene Skalarprodukt heißt Standardskalarprodukt.



Definition:Standardskalarprodukt (komplex)

Das auf dem durch

gegebene Skalarprodukt heißt (komplexes) Standardskalarprodukt.



Definition:Norm (zu Skalarprodukt)

Es sei ein Vektorraum über mit einem Skalarprodukt . Dann nennt man zu einem Vektor die reelle Zahl

die Norm von .



Definition:Norm

Es sei ein - Vektorraum. Eine Abbildung

heißt Norm, wenn die folgenden Eigenschaften gelten.

  1. Es ist für alle .
  2. Es ist genau dann, wenn ist.
  3. Für und gilt
  4. Für gilt


Definition:Normierter Vektorraum

Ein - Vektorraum heißt normierter Vektorraum, wenn auf ihm eine Norm definiert ist.



Definition:Metrischer Raum

Es sei eine Menge. Eine Abbildung heißt Metrik (oder Distanzfunktion), wenn für alle die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

  1. genau dann, wenn ist (Definitheit),
  2. (Symmetrie), und
  3. (Dreiecksungleichung).

Ein metrischer Raum ist ein Paar , wobei eine Menge und eine Metrik ist.



Definition:Metrik in normiertem Vektorraum

Auf einem normierten Vektorraum mit Norm definiert man die zugehörige Metrik durch



Definition:Orthogonal

Es sei ein Vektorraum über mit einem Skalarprodukt . Man nennt zwei Vektoren orthogonal zueinander (oder senkrecht), wenn

ist.



Definition:Orthogonales Komplement

Es sei ein - Vektorraum mit Skalarprodukt und ein Untervektorraum. Dann heißt

das orthogonale Komplement von .



Definition:Orthogonalbasis

Es sei ein - Vektorraum mit einem Skalarprodukt. Eine Basis , , von heißt Orthogonalbasis, wenn

gilt.



Definition:Orthonormalbasis

Es sei ein - Vektorraum mit Skalarprodukt . Eine Basis , , von heißt Orthonormalbasis, wenn

gilt.



Definition:Kreuzprodukt

Zu einem Körper ist auf dem durch

eine Verknüpfung erklärt, die das Kreuzprodukt heißt.



Definition:Isometrie

Es seien Vektorräume über mit Skalarprodukten und

eine lineare Abbildung. Dann heißt eine Isometrie, wenn

für alle gilt.



Definition:Orthogonale Gruppe

Es sei ein Körper und die Einheitsmatrix der Länge . Eine Matrix mit

heißt orthogonale Matrix. Die Menge aller orthogonalen Matrizen heißt orthogonale Gruppe, sie wird mit

bezeichnet.



Definition:Unitäre Gruppe

Eine Matrix mit

heißt unitäre Matrix. Die Menge aller unitären Matrizen heißt unitäre Gruppe, sie wird mit

bezeichnet.



Definition:Eigentliche Isometrie

Eine Isometrie auf einem euklidischen Vektorraum heißt eigentlich, wenn ihre Determinante gleich ist.



Definition:Spezielle orthogonale Gruppe

Es sei ein Körper und . Eine orthogonale - Matrix mit

heißt spezielle orthogonale Matrix. Die Menge aller speziellen orthogonalen Matrizen heißt spezielle orthogonale Gruppe, sie wird mit bezeichnet.



Definition:Spezielle unitäre Gruppe

Eine unitäre - Matrix mit

heißt spezielle unitäre Matrix. Die Menge aller speziellen unitären Matrizen heißt spezielle unitäre Gruppe, sie wird mit bezeichnet.



Definition:Winkeltreue Abbildung

Eine lineare Abbildung

zwischen euklidischen Vektorräumen und heißt winkeltreu, wenn für je zwei Vektoren die Beziehung

gilt.



Definition:Abstand von Teilmengen

Zu zwei nichtleeren Teilmengen in einem metrischen Raum nennt man

den Abstand der Teilmengen und .



Definition:Kongruenz von Dreiecken

Zwei Dreiecke in einer euklidischen Ebene heißen kongruent, wenn sie durch die Hintereinanderschaltung von Verschiebungen und Isometrien ineinander überführt werden können.



Definition:Ähnlichkeit von Dreiecken

Zwei Dreiecke in einer euklidischen Ebene heißen ähnlich, wenn sie durch die Hintereinanderschaltung von Verschiebungen und winkeltreuen Abbildungen ineinander überführt werden können.



Definition:Rechtwinkliges Dreieck

Ein Dreieck heißt rechtwinklig, wenn an einem Eckpunkt die anliegenden Seiten orthogonal zueinander sind.



Definition:Hypotenuse

Unter der Hypotenuse versteht man die Seite eines rechtwinkligen Dreiecks, die dem rechten Winkel gegenüber liegt.



Definition:Kathete

Unter einer Kathete versteht man eine Seite eines rechtwinkligen Dreiecks, die an den rechten Winkel anliegt.



Definition:Höhe

Zu einem Dreieck in einer euklidischen Ebene heißt die Gerade durch , die senkrecht auf der Geraden durch und steht, die Höhengerade durch . Die Verbindungsstrecke von zur Geraden durch und heißt Höhe durch .



Definition:Höhenfußpunkt

In einem Dreieck in einer euklidischen Ebene heißt der Schnittpunkt der Höhe durch mit der Geraden durch und der Höhenfußpunkt dieser Höhe.



Definition:Schwerpunkt

Zu einer Menge von Punkten in einem affinen Raum über einem reellen Vektorraum nennt man die baryzentrische Kombination

den Schwerpunkt der Punkte.



Definition:Seitenhalbierende

Zu einem nichtausgearteten Dreieck in einer euklidischen Ebene heißt die Gerade

die Seitenhalbierende durch



Definition:Mittelsenkrechte

Zu zwei Punkten in der euklidischen Ebene nennt man die Gerade, die senkrecht auf der durch und gegebenen Gerade steht und durch den Mittelpunkt der Strecke zwischen und verläuft, die Mittelsenkrechte der Strecke.



Definition:Umkreismittelpunkt

Der Schnittpunkt der drei Mittelsenkrechten in einem nichtausgearteten Dreieck in der euklidischen Ebene heißt Umkreismittelpunkt.



Definition:Winkelhalbierende

Zu zwei linear unabhängigen Vektoren und in einem normierten reellen Vektorraum nennt man die von

erzeugte Gerade die Winkelhalbierende der beiden Strahlen.



Definition:Inkreismittelpunkt

Der Schnittpunkt der drei Winkelhalbierenden in einem nichtausgearteten Dreieck in der euklidischen Ebene heißt Inkreismittelpunkt.



Definition:Höhenschnittpunkt

Zu einem nichtausgearteten Dreieck in einer euklidischen Ebene heißt der Schnittpunkt der drei Höhen der Höhenschnittpunkt.



Definition:Bilinearform

Es sei ein Körper und ein - Vektorraum. Eine Abbildung

heißt Bilinearform, wenn für alle die induzierten Abbildungen

und für alle die induzierten Abbildungen

- linear sind.



Definition:Nicht ausgeartete Bilinearform

Es sei ein Körper und ein - Vektorraum. Eine Bilinearform

heißt nicht ausgeartet, wenn für alle , die induzierten Abbildungen

und für alle , die induzierten Abbildungen

nicht die Nullabbildung sind.



Definition:Gramsche Matrix (Bilinearform)

Es sei ein Körper, ein endlichdimensionaler - Vektorraum und eine Bilinearform auf . Es sei eine Basis von . Dann heißt die - Matrix

die Gramsche Matrix von bezüglich dieser Basis.



Definition:Symmetrische Bilinearform

Es sei ein Körper, ein - Vektorraum und eine Bilinearform auf . Die Bilinearform heißt symmetrisch, wenn

für alle gilt.



Definition:Orthogonal (Bilinearform)

Es sei ein Körper, ein - Vektorraum und eine symmetrische Bilinearform auf . Zwei Vektoren heißen orthogonal, wenn

ist.



Definition:Orthogonalbasis (Bilinearform)

Es sei ein Körper, ein - Vektorraum und eine symmetrische Bilinearform auf . Eine Basis , von heißt Orthogonalbasis, wenn

für alle

ist.



Definition:Ausartungsraum

Es sei ein Körper, ein - Vektorraum und eine symmetrische Bilinearform auf . Der Untervektorraum

heißt Ausartungsraum zur Bilinearform.



Definition:Definitheit einer symmetrischen Bilinearform

Es sei ein reeller Vektorraum mit einer symmetrischen Bilinearform . Diese Bilinearform heißt

  1. positiv definit, wenn für alle , ist.
  2. negativ definit, wenn für alle , ist.
  3. positiv semidefinit, wenn für alle ist.
  4. negativ semidefinit, wenn für alle ist.
  5. indefinit, wenn weder positiv semidefinit noch negativ semidefinit ist.


Definition:Typ einer symmetrischen Bilinearform

Es sei ein endlichdimensionaler reeller Vektorraum mit einer symmetrischen Bilinearform . Man sagt, dass eine solche Bilinearform den Typ

besitzt, wobei

und

ist.



Definition:Vollständige Dualität

Es sei ein Körper, und seien - Vektorräume über und

sei eine Bilinearform. Man sagt, dass eine vollständige Dualität definiert, wenn die Abbildung

bijektiv ist.



Definition:Minkowski-Raum

Ein reeller Vektorraum der Dimension mit einer Bilinearform vom Typ heißt Minkowski-Raum.



Definition:Lichtartiger Vektor

Es sei ein Minkowski-Raum mit der Minkowski-Form . Ein Vektor mit

heißt lichtartig, ein Vektor mit

heißt zeitartig und ein Vektor mit

heißt raumartig.



Definition:Beobachtervektor

Es sei ein Minkowski-Raum mit einer Minkowski-Form . Die Vektoren mit

heißen Beobachtervektoren oder Vierergeschwindigkeit eines Beobachters.



Definition:Relativgeschwindigkeit

Es sei ein Minkowski-Raum und seien und Beobachter mit den Vierergeschwindigkeiten und . Dann nennt man den Vektor

den Geschwindigkeitsvektor von relativ zu . Man nennt

die Relativgeschwindigkeit der beiden Beobachter.



Definition:Vektorraum der Bilinearformen

Es sei ein Vektorraum über dem Körper . Die Menge aller Bilinearformen auf , versehen mit der punktweisen Addition und Skalarmultiplikation, heißt Vektorraum der Bilinearformen. Er wird mit bezeichnet.



Definition:Antilineare Abbildung

Es seien und Vektorräume über den komplexen Zahlen . Eine Abbildung

heißt antilinear (oder semilinear), wenn

für alle und wenn

für alle und gilt.



Definition:Sesquilinearform

Es sei ein - Vektorraum. Eine Abbildung

heißt Sesquilinearform, wenn für alle die induzierten Abbildungen

- antilinear und für alle die induzierten Abbildungen

- linear sind.



Definition:Gramsche Matrix (Sesquilinearform)

Es sei ein endlichdimensionaler - Vektorraum zusammen mit einer Sesquilinearform . Es sei eine Basis von . Dann heißt die - Matrix

die Gramsche Matrix von bezüglich dieser Basis.



Definition:Hermitesche Form

Eine Sesquilinearform auf einem komplexen Vektorraum heißt hermitesch, wenn

für alle ist.



Definition:Hermitesche Matrix

Eine quadratische komplexe Matrix

heißt hermitesch, wenn

für alle gilt.



Definition:Adjungierter Endomorphismus

Es sei ein - Vektorraum mit Skalarprodukt und

ein Endomorphismus. Man nennt einen Endomorphismus

adjungiert zu , wenn

für alle gilt.



Definition:Selbstadjungierter Endomorphismus

Es sei ein - Vektorraum mit Skalarprodukt und sei

ein Endomorphismus. Dann heißt selbstadjungiert, wenn

für alle gilt.



Definition:Vertauschbar

Lineare Abbildungen

auf einem - Vektorraum heißen vertauschbar, wenn

gilt.



Definition:Normaler Endomorphismus

Es sei ein endlichdimensionaler - Vektorraum mit Skalarprodukt . Ein Endomorphismus

heißt normal, wenn und der adjungierte Endomorphismus vertauschbar sind.



Definition:Monom

Zu einer Variablenmenge und einem - Tupel nennt man einen Ausdruck der Form ein Monom in den .



Definition:Polynom in mehreren Variablen

Unter einem Polynom in den Variablen über einem Körper versteht man eine endliche Linearkombination von Monomen

mit .



Definition:Polynomring in n Variablen

Zu einem Körper und einer Variablenmenge besteht der Polynomring

aus allen Polynomen in diesen Variablen, wobei diese Menge durch die komponentenweise Addition und die Multiplikation, die sich durch die distributive Fortsetzung der Regel

ergibt, zu einem kommutativen Ring gemacht wird.



Definition:Nullstellengebilde

Es sei ein Körper und sei ein Polynom in Variablen. Dann nennt man

das Nullstellengebilde (oder Nullstellenmenge) zu .



Definition:Quadratisches Polynom

Unter einem quadratischen Polynom über einem Körper versteht man ein Polynom vom Grad , also einen Ausdruck der Form

mit .



Definition:Quadratische Form zu Bilinearform

Zu einer Bilinearform auf einem - Vektorraum nennt man die Abbildung

die zugehörige quadratische Form.



Definition:Ordnung eines Gruppenelementes

Es sei eine Gruppe und ein Element. Dann nennt man die kleinste positive Zahl mit die Ordnung von . Man schreibt hierfür . Wenn alle positiven Potenzen von vom neutralen Element verschieden sind, so setzt man .



Definition:Zyklische Gruppe

Eine Gruppe heißt zyklisch, wenn sie von einem Element erzeugt wird.



Definition:Gruppenhomomorphismus

Es seien und Gruppen. Eine Abbildung

heißt Gruppenhomomorphismus, wenn die Gleichheit

für alle gilt.



Definition:Gruppenisomorphismus

Es seien und Gruppen. Einen bijektiven Gruppenhomomorphismus

nennt man einen Isomorphismus (oder eine Isomorphie). Die beiden Gruppen heißen isomorph, wenn es einen Isomorphismus zwischen ihnen gibt.



Definition:Innerer Automorphismus

Es sei eine Gruppe und fixiert. Die durch definierte Abbildung

heißt innerer Automorphismus.



Definition:Kern (Gruppenhomomorphismus)

Es seien und Gruppen und sei

ein Gruppenhomomorphismus. Dann nennt man das Urbild des neutralen Elementes den Kern von , geschrieben



Definition:Relation

Es seien und Mengen. Eine Relation zwischen und ist eine Teilmenge .



Definition:Ordnungsrelation

Eine Relation auf einer Menge heißt Ordnungsrelation oder Ordnung, wenn folgende drei Bedingungen erfüllt sind.

  1. Es ist für alle .
  2. Aus und folgt stets .
  3. Aus und folgt .


Definition:Äquivalenzrelation

Eine Äquivalenzrelation auf einer Menge ist eine Relation , die die folgenden drei Eigenschaften besitzt (für beliebige ).

  1. Es ist (reflexiv).
  2. Aus folgt (symmetrisch).
  3. Aus und folgt (transitiv).

Dabei bedeutet , dass das Paar zu gehört.



Definition:Äquivalenzklasse

Es sei eine Äquivalenzrelation und . Dann ist

die Äquivalenzklasse von bezüglich .



Definition:Quotientenmenge

Es sei eine Äquivalenzrelation. Dann heißt

die Quotientenmenge von .



Definition:Kanonische Projektion

Es sei eine Äquivalenzrelation und die Quotientenmenge. Die Abbildung

heißt kanonische Projektion von .



Definition:Ringhomomorphismus

Es seien und Ringe. Eine Abbildung

heißt Ringhomomorphismus, wenn folgende Eigenschaften gelten:

  1. .
  2. .
  3. .


Definition:Nebenklasse (Ideal)

Es sei ein kommutativer Ring und ein Ideal in . Zu heißt die Teilmenge

die Nebenklasse von zum Ideal . Jede Teilmenge von dieser Form heißt Nebenklasse zu .



Definition:Restklassenring

Es sei ein kommutativer Ring und ein Ideal in . Dann ist der Restklassenring (sprich „R modulo I“) ein kommutativer Ring, der durch folgende Daten festgelegt ist.

  1. Als Menge ist die Menge der Nebenklassen zu .
  2. Durch

    wird eine Addition von Nebenklassen definiert.

  3. Durch

    wird eine Multiplikation von Nebenklassen definiert.

  4. definiert das neutrale Element für die Addition (die Nullklasse).
  5. definiert das neutrale Element für die Multiplikation (die Einsklasse).


Definition:Restklassenraum

Es sei ein Körper, ein - Vektorraum und ein Untervektorraum. Dann nennt man die Menge der Äquivalenzklassen mit der in Satz 48.2 bewiesenen Vektorraumstruktur den Restklassenraum (oder Quotientenraum) von modulo .



Definition:Orientierungsgleiche Basen

Es sei ein endlichdimensionaler reeller Vektorraum. Man nennt zwei Basen und orientierungsgleich, wenn die Determinante ihrer Übergangsmatrix positiv ist.



Definition:Orientierung (Vektorraum)

Es sei ein endlichdimensionaler reeller Vektorraum. Eine Orientierung auf ist eine Äquivalenzklasse von Basen von unter der Äquivalenzrelation, orientierungsgleich zu sein.



Definition:Orientierter Vektorraum

Es sei ein endlichdimensionaler reeller Vektorraum. Er heißt orientiert, wenn auf ihm eine Orientierung erklärt ist.



Definition:Orientierungstreue lineare Abbildung

Es seien und zwei endlichdimensionale orientierte reelle Vektorräume. Eine bijektive lineare Abbildung

heißt orientierungstreu, wenn für jede Basis , die die Orientierung auf repräsentiert, die Bildvektoren die Orientierung auf repräsentieren.



Definition:Eigentliche Symmetrie

Es sei eine Teilmenge in einem euklidischen Vektorraum. Eine eigentliche Isometrie

mit heißt eigentliche Symmetrie oder Bewegung von .



Definition:Alternierende Gruppe

Zu heißt die Untergruppe

der geraden Permutationen die alternierende Gruppe.



Definition:Diedergruppe

Zu einem regelmäßigen -Eck () heißt die Gruppe der (eigentlichen oder uneigentlichen) linearen Symmetrien die Diedergruppe .



Definition:Halbachsenklassen

Es sei eine endliche Untergruppe der Gruppe der eigentlichen, linearen Isometrien im . Dann nennt man jede Gerade durch den Nullpunkt, die als Drehachse eines Elementes auftritt, eine Achse von . Die Halbgeraden dieser Drehachsen nennt man die Halbachsen der Gruppe und die Gesamtmenge dieser Halbachsen nennen wir das zu gehörige Halbachsensystem. Es wird mit bezeichnet. Zwei Halbachsen heißen äquivalent, wenn es ein mit gibt. Die Äquivalenzklassen zu dieser Äquivalenzrelation nennt man Halbachsenklassen.



Definition:Offene Kugel

Es sei ein metrischer Raum, und eine positive reelle Zahl. Es ist

die offene und

die abgeschlossene -Kugel um .



Definition:Offene Menge in einem metrischen Raum

Es sei ein metrischer Raum. Eine Teilmenge heißt offen (in ), wenn für jedes ein mit

existiert.



Definition:Abgeschlossene Menge in einem metrischen Raum

Es sei ein metrischer Raum. Eine Teilmenge heißt abgeschlossen, wenn das Komplement offen ist.



Definition:Topologischer Raum

Ein topologischer Raum besteht aus einer Menge zusammen mit einer Teilmenge der Potenzmenge von , die folgende strukturelle Bedingungen erfüllt (die Teilmengen , die zu gehören, nennt man offene Mengen).

  1. Die leere Menge und die ganze Menge sind offen (d.h. gehören zu ).
  2. Der Durchschnitt von endlich vielen offenen Mengen ist wieder offen, d.h. mit ist auch .
  3. Die Vereinigung von beliebig vielen offenen Mengen ist wieder offen, d.h. mit für jedes (zu einer beliebigen Indexmenge ) ist auch .


Definition:Äquivalente Norm

Es sei ein - Vektorraum. Zwei Normen und heißen äquivalent, wenn sie die gleiche Topologie, also die gleichen offenen Mengen definieren.



Definition:Beschränkte Teilmenge

Eine Teilmenge eines metrischen Raumes heißt beschränkt, wenn es eine reelle Zahl mit

gibt.



Definition:Kompakt

Eine Teilmenge heißt kompakt, wenn sie abgeschlossen und beschränkt ist.



Definition:Kompakt (Überdeckungskompakt)

Ein topologischer Raum heißt kompakt (oder überdeckungskompakt), wenn es zu jeder offenen Überdeckung

eine endliche Teilmenge derart gibt, dass

ist.



Definition:Stetigkeit für Abbildungen zwischen metrischen Räumen

Es seien und metrische Räume,

eine Abbildung und . Die Abbildung heißt stetig in , wenn für jedes ein derart existiert, dass

gilt. Die Abbildung heißt stetig, wenn sie stetig in für jedes ist.



Definition:Norm (lineare Abbildung)

Es seien und endlichdimensionale normierte - Vektorräume und eine lineare Abbildung. Dann nennt man

die Norm von .



Definition:Asymptotisch stabil

Es sei ein endlichdimensionaler - Vektorraum und

ein Endomorphismus. Dann heißt asymptotisch stabil, wenn die Folge in gegen die Nullabbildung konvergiert.



Definition:Spektralradius

Es sei ein endlichdimensionaler - Vektorraum und

ein Endomorphismus. Der Spektralradius von ist



Definition:Stabil

Es sei ein endlichdimensionaler - Vektorraum und

ein Endomorphismus. Dann heißt stabil, wenn die Folge in beschränkt ist.



Definition:Spaltenstochastische Matrix

Eine reelle quadratische Matrix

heißt spaltenstochastisch, wenn alle Einträge

sind und für jede Spaltensumme (also jedes )

gilt.



Definition:Tensorprodukt von Vektorräumen

Es sei ein Körper und seien - Vektorräume. Es sei der von sämtlichen Symbolen (mit ) erzeugte - Vektorraum (wir schreiben die Basiselemente als ). Es sei der von allen Elementen der Form

  1. ,
  2. ,

erzeugte - Untervektorraum von . Dann nennt man den Restklassenraum das Tensorprodukt der , . Es wird mit

bezeichnet.



Definition:Tensorprodukt von linearen Abbildungen

Es sei ein Körper und seien Vektorräume über . Zu - linearen Abbildungen

heißt die lineare Abbildung

das Tensorprodukt der . Es wird mit bezeichnet.



Definition:Unterkörper

Eine Teilmenge eines Körpers heißt Unterkörper von , wenn folgende Eigenschaften gelten.

  1. Es ist .
  2. Mit ist auch .
  3. Mit ist auch .
  4. Mit ist auch .
  5. Mit , ist auch .


Definition:Körpererweiterung

Es sei ein Körper und ein Unterkörper von . Dann heißt ein Erweiterungskörper (oder Oberkörper) von und die Inklusion heißt eine Körpererweiterung.



Definition:Durch Körperwechsel gewonnener Vektorraum

Zu einem - Vektorraum über einem Körper und einer Körpererweiterung nennt man den durch Körperwechsel gewonnenen -Vektorraum.



Definition:Durch Körperwechsel gewonnene lineare Abbildung

Zu einer linearen Abbildung

zwischen - Vektorräumen und und einer Körpererweiterung heißt die -lineare Abbildung

die durch Körperwechsel gewonnene lineare Abbildung.



Definition:Äußere Potenz

Es sei ein Körper und ein - Vektorraum. Man nennt den (in Konstruktion 57.3 konstruierten) -Vektorraum die -te äußere Potenz (oder das -te Dachprodukt) von . Die Abbildung

nennt man die universelle alternierende Abbildung.