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f diffbar mit Df(A)(B)=A^T *B +B^T *A Beweis

Frage: f diffbar mit Df(A)(B)=A^T *B +B^T *A Beweis
(6 Antworten)


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Hallo,
ich bin bestimmt wieder nur zu blöd um die Lösung zu sehen, kennt man ja ^^

Also ich soll zeigen, das f diffbar mit Df(A)(B)=A^T *B+B^T A ist.
Für alle A,B in IR^{nxn}
Dabei ist gegeben, dass f: IR^{nxn} -> IR^{nxn} mit F(A)=A^T A.


Ich habe erstmal so angefangen:

Da f(A)=A^T *A gilt auch O(n)=f^-1 (1), wobei O(n) die orthogonale Gruppe ist. O(n):={A in IR^{nxn}|A orthogonal}
Sei f(B) analog zu f(A) definiert.

f(A)=A^T *A müsste eigentlich das Skalarprodukt sein von A oder nicht?

Und die Ableitung sieht mir nach Produktregel aus, aber darf man denn Matrizen ableiten? Ich steh gerade etwas auf dem Schlauch oder ich sehe mal wieder den Wald vor lauter Bäumen nicht
Frage von clemens1992 (ehem. Mitglied) | am 17.06.2012 - 12:58


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Antwort von v_love | 17.06.2012 - 13:23
A^T*A ist das matrizenprodukt von A^T mit A.

natürlich kann man f partiell nach n² variablen ableiten,
etwas einfacher (und auf jeden fall eleganter) ist es koordinatenfrei zu rechnen: sei gamma: R-->R(nxn), gamma(t)=A+B*t
nach der kettenregel gilt: (Df(A))(B)=d/dt|t=0 (f°gamma)(t), das kann man problemlos differenzieren.


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Antwort von clemens1992 (ehem. Mitglied) | 17.06.2012 - 13:49
Den letzten Satz versteh ich nicht so wirklich irgendwie.

Wie kommst du denn auf (Df(A))(B)=d/dt? d/dt ist ja nur B.
Meinst du vll, weil f(A)=A^T*A=1 , dass Df(A)=0 und deswegen (Df(A))(B)=B?
Aber dann hätte ich doch nicht gezeigt, dass Df(A)(B)=A^T*B+B^T*A.

und (f°gamma)(t) wäre doch dann
(f^gamma)(t)
= A^T*A(A+B*t)
=(A^T*A+A^T*B*t)*(A*A+A*B*t)
=(1+A^T*B*t)*(A*A+A*B*t)
=A*A+A*B*t+A^T*B*t*A*A+A^T*B*t*A*B*t


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Antwort von v_love | 17.06.2012 - 13:56
"und (f°gamma)(t) wäre doch dann
(f^gamma)(t)
= A^T*A(A+B*t)
=(A^T*A+A^T*B*t)*(A*A+A*B*t)
=(1+A^T*B*t)*(A*A+A*B*t)
=A*A+A*B*t+A^T*B*t*A*A+A^T*B*t*A*B*t"

nein,
(f°gamma)(t)=A^T*A+t*(A^T*B+B^T*A)+t²*B^T*B.

"(Df(A))(B)=d/dt"

so habe ich das ganz sicher nirgendwo geschrieben, man muss das schon als ganzes lesen.

"Meinst du vll, weil f(A)=A^T*A=1 ..."

nein, A ist i.a. nicht orthogonal.


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Antwort von clemens1992 (ehem. Mitglied) | 17.06.2012 - 14:19
"nach der kettenregel gilt: (Df(A))(B)=d/dt|t=0 (f°gamma)(t), das kann man problemlos differenzieren."

Ja, hast recht, ich habe das |t=0 außer Acht gelassen. Meinst du damit, dass du t auf 0 beschränkst? Als was anderes könnte ich mir das jetzt nicht erklären.
Denn dann hätte man (Df(A))(B)= A^T*B+B^T*A+2*t*B^T*B, da aber t=0 fällt der letzte Teil weg und es bleibt A^T*B+B^T*A übrig, womit ich dann das gezeigt hätte.

Kannst du mir noch irgendwie den Ansatz zeigen, wie ich auf
(f°gamma)(t)=A^T*A+t*(A^T*B+B^T*A)+t^2*B^T*B komme?

Also ich habe einmal f(A)=A^T*A ^ f(B)=B^T*B ^ gamma(t)=A+B*t


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Antwort von v_love | 17.06.2012 - 14:26
"Meinst du damit, dass du t auf 0 beschränkst?"

ich leite bei t=0 ab.

"Kannst du mir noch irgendwie den Ansatz zeigen, wie ich auf
(f°gamma)(t)=A^T*A+t*(A^T*B+B^T*A)+t^2*B^T*B komme?"

(f°gamma)(t)=(A+t*B)^T*(A+t*B) und ausdistributieren.


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Antwort von clemens1992 (ehem. Mitglied) | 17.06.2012 - 14:30
"(f°gamma)(t)=(A+t*B)^T*(A+t*B) und ausdistributieren"

Achja, stimmt.

"ich leite bei t=0 ab".

Genauso meinte ich es. Danke schön ;-) Jetzt habe ich alles verstanden an der Aufgabe.

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