Wozu berechnet man die Inverse Matrix?

4 Antworten

Wenn Du mit einem Algorithmus zur Berechnung der Inversen vertraut bist, dann kennst Du vermutlich auch die definierende Eigenschaft, naemlich dass A * A^-1 = 1, wobei "1" fuer die Einheitsmatrix stehen soll.

Lineare Gleichungssysteme (LGS) kommen in vielen Anwendungen vor, z.B. wurde hier eine erlaeutert: https://www.gutefrage.net/frage/referat-ueber-medizin-in-mathe#answer-269841592

Man kann ein LGS in Matrixform A * x = b schreiben, wobei meistens der Fall fuer quadratische Matrizen A interessant ist, in dem man genausoviele Gleichungen wie Unbekannte hat. x und b sind dabei (Spalten-)Vektoren, b ist gegeben und x ist gesucht. Ist Dir das soweit bekannt?

Wenn man die Loesung x nur fuer ein einziges b bestimmen moechte, lohnt sich die Berechnung der inversen Matrix nicht. Um die Inverse einer n×n-Matrix zu bestimmen, musst Du ja quasi n Gleichungssysteme loesen (fuer jede Spalte der Einheitsmatrix als b einmal).

Will man aber Loesungen fuer sehr viele verschiedene b bestimmen (dafuer waere die oben zitierte Anwendung auch praedestiniert), so kann es sich vom Rechenaufwand her lohnen, einmal die Inverse von A auszurechnen. Dann gilt naemlich x = A^-1 * b und man kann zu jedem b nach einer einzigen Matrix-Vektor-Multiplikation die Loesung x berechnen.

Eine Division (in den reellen Zahlen) ist nichts anderes als eine Multiplikation mit der inversen Zahl.

Beispiel: statt durch 5 zu teilen, kann man ebenso mit 1/5 multiplizieren.

Eine Division durch eine Matrix ist allerdings nicht erklärt. Also multipliziert man mit ihrer Inversen, um eine Gleichung aufzulösen/umzuformen.

Woher ich das weiß:Berufserfahrung – Mathestudium

Nehmen wir mal an, du hast eine Zahl Z (ungleich 0) und eine Unbekannte X, und einen Zusammenhang der Form

Y = ZX, also ein völlig simples Produkt. So, wie groß ist X? Das auszurechnen ist keine Schwierigkeit für jemanden, der "Division" beherrscht - für jeden anderen schon.

Und obiges gilt eben für Zahlen - sobald Felder und Vektoren (als Verallgemeinerung) ins Spiel kommen, braucht man eben auch eine Verallgemeinerung für die Division - und genau hierfür ist diese Invertierung gedacht.

Weil man "durch Matrizen nicht teilen kann".