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Forum "Lineare Abbildungen" - Spiegelung an der Ebene
Spiegelung an der Ebene < Abbildungen < Lineare Algebra < Hochschule < Mathe < Vorhilfe
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Spiegelung an der Ebene: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 13:24 Mi 17.12.2008
Autor: Walodja1987

Aufgabe
Bestimme die Matrizen ( bezüglich der Standardbasen ) der folgenden linearen Abbildungen [mm] R^{3} \to R^{3}: [/mm]
(i) Spiegleung an der Ebene E:= {(x,y,z) [mm] \in R^{3}; [/mm] y+z=0},
(ii) senkrechte Projektion auf E.

Hallo,

Hat die erste Aufgabe irgendetwas mit Basiswechsel zu tun? Ich weiß irgendwie gar nicht wie ich an diese Aufgabe rangehen soll.
habe mir gedacht, dass die Abbildungsvorschrift so lautet:
f: [mm] a_1v_1+a_2v_2+a_3v_3 \mapsto a_1v_1+a_2v_2-a_3v_3 [/mm]

Dann würde ich als Bilder der Standardbasisvektoren [mm] e_1, e_2 [/mm] und [mm] e_3 [/mm] folgendes erhalten:
[mm] f(e_1)= \vektor{ 1 \\ 0 \\ 0 } [/mm]
[mm] f(e_2)= \vektor{ 0 \\ 1 \\ -1 } [/mm]
[mm] f(e_3)= \vektor{ 0 \\ -1 \\ 1 } [/mm]
erhalten und dann folgende Matrix aufstellen.
[mm] \pmat{ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & -1 \\ 0 & -1 & 1 } [/mm]

Ist das soweit richtig oder nicht?

2. Frage: Was ist denn mit senkrechter Projektion überhaupt gemeint?


        
Bezug
Spiegelung an der Ebene: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:30 Mi 17.12.2008
Autor: Al-Chwarizmi


> Bestimme die Matrizen ( bezüglich der Standardbasen ) der
> folgenden linearen Abbildungen [mm]\IR^3 \to \IR^3 :[/mm]

>  (i)  Spiegleung an der Ebene $\ [mm] E:=\{(x,y,z) \in \IR^3;y+z=0\}$, [/mm]
>  (ii) senkrechte Projektion auf E.

> Hat die erste Aufgabe irgendetwas mit Basiswechsel zu tun?
> Ich weiß irgendwie gar nicht wie ich an diese Aufgabe
> rangehen soll.
> habe mir gedacht, dass die Abbildungsvorschrift so
> lautet:
>  f: [mm]a_1v_1+a_2v_2+a_3v_3 \mapsto a_1v_1+a_2v_2-a_3v_3[/mm]      [notok]
>  
> Dann würde ich als Bilder der Standardbasisvektoren [mm]e_1, e_2[/mm]
> und [mm]e_3[/mm] folgendes erhalten:

>  [mm]f(e_1)= \vektor{ 1 \\ 0 \\ 0 }[/mm]       [ok]

>  [mm]f(e_2)= \vektor{ 0 \\ 1 \\ -1 }[/mm]      [notok]
>  
>  [mm]f(e_3)= \vektor{ 0 \\ -1 \\ 1 }[/mm]      [notok]

>  erhalten und dann folgende Matrix aufstellen.

>  [mm]\pmat{ 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & -1 \\ 0 & -1 & 1 }[/mm]     [notok]


Mittels einer Skizze in der y-z-Ebene (E steht dazu normal !)
sieht man leicht, dass [mm] f(e_2)=-e_3 [/mm] und [mm] f(e_3)=-e_2 [/mm] !
  

> 2. Frage: Was ist denn mit senkrechter Projektion überhaupt
> gemeint?

Um den Punkt P(x/y/z) senkrecht auf die Ebene E zu projizieren,
legt man eine Normale n zu E durch P. Der Schnittpunkt [mm] P^{\*} [/mm] von
n mit E ist der Bildpunkt von P bei dieser Projektion.

Man kann die zweite Aufgabe mit Hilfe der Lösung der
ersten erhalten, weil  $\ [mm] P^{\*}$ [/mm] der Mittelpunkt der Strecke
[mm] \overline{P\overline{P}} [/mm] mit  [mm] \overline{P}=f(P) [/mm] ist.  


LG     Al-Chw.


Bezug
                
Bezug
Spiegelung an der Ebene: Frage (beantwortet)
Status: (Frage) beantwortet Status 
Datum: 14:47 Mi 17.12.2008
Autor: Walodja1987


> Mittels einer Skizze in der y-z-Ebene (E steht dazu normal
> !)
>  sieht man leicht, dass [mm]f(e_2)=-e_3[/mm] und [mm]f(e_3)=-e_2[/mm] !

wie kommst du da drauf? ich verstehe das echt überhaupt nicht:-(


Bezug
                        
Bezug
Spiegelung an der Ebene: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:56 Mi 17.12.2008
Autor: Al-Chwarizmi


> >  Mittels einer Skizze in der y-z-Ebene (E steht dazu normal !)

> >  sieht man leicht, dass

       [mm]f(e_2)=-e_3[/mm] und [mm]f(e_3)=-e_2[/mm] !
  

> wie kommst du da drauf?
> ich verstehe das echt überhaupt nicht :-(

Skizze:  y-Achse nach rechts, z-Achse nach oben.
Die Ebene  E: z=-y  erscheint als Winkelhalbierende
des 2. und 4. Quadranten. Nun spiegelst du die
Endpunkte (1/0) bzw. (0/1) der Einheitsvektoren [mm] e_2 [/mm]
bzw. [mm] e_3 [/mm] an dieser Winkelhalbierenden. Du kannst
die Spiegelung auch mit einem allgemeinen Punkt
P(y/z) durchführen: Ergebnis [mm] \overline{P}=(-z/-y). [/mm]


LG
  


Bezug
        
Bezug
Spiegelung an der Ebene: Antwort
Status: (Antwort) fertig Status 
Datum: 14:37 Mi 17.12.2008
Autor: Blech

Und etwas um das Leben leichter zu machen:

ist n ein Normalenvektor der Ebene, so spiegelt die Matrix
[mm] $A:=\mathcal{I}-2\frac{nn^t}{n^tn}$ [/mm]

einen Punkt an der Ebene, und
[mm] $B:=\mathcal{I}-\frac{nn^t}{n^tn}$ [/mm]

projeziert entsprechend. [mm] ($\mathcal{I}$ [/mm] ist natürlich die Identität)

Du mußt nur noch sinnvoll erklären, wie man darauf kommt. =)

ciao
Stefan

Bezug
                
Bezug
Spiegelung an der Ebene: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 14:49 Mi 17.12.2008
Autor: Walodja1987

oje sowas hatten wir noch nicht Stefan. Kann man das nicht einfacher machen?

Bezug
                        
Bezug
Spiegelung an der Ebene: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:20 Fr 19.12.2008
Autor: matux

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