TU Wien:Algebra und Diskrete Mathematik VU (diverse)/Übungen 2025W/Beispiel 458

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Bildet ℝ2 mit den angegebenen Operationen einen Vektorraum über ℝ ?

(x1,x2)+(y1,y2)=(0,x2+y2),λ⋅(x1,x2)=(0,λ⋅x2).

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Ein Vektorraum (V,+,K), wobei K ein Körper ist und (V,+) eine abelsche Gruppe bildet, erfüllt folgende Eigenschaften:

∀x→,y→∈V,∀λ,μ∈K

-) λ∗(x→+y→)=λx→+λy→

-) (λ+μ)∗x→=λx→+μx

-) (λ∗μ)∗x→=λ∗(μx→)

-) 1∗x→=x→

Lösungsvorschlag

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Überprüfen ob (V,+) eine abelsche Gruppe ist:

Abgeschlossenheit
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(x1,x2)+(y1,y2)=(0,x2+y2)

Da hier wieder ein Vektor raus kommt, ist es abgeschlossen.

Assoziativgesetz
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(x1,x2)+((y1,y2)+(z1,z2))=((x1,x2)+(y1,y2))+(z1,z2)=(0,x2+y2+z2)

Assoziativ, da Addition assoziativ ist.

neutrales Element
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(x1,x2)+(e1,e2)=(0,x2+e2)=(0,x2)

laut Definition sollte aber:

(x1,x2)+(e1,e2)=(x1,x2)

rauskommen.

Somit bildet ℝ2 mit der angegebenen Operation kein Vektorraum über ℝ.

Vektorraum
Vektorraum[Bearbeiten, Wikipedia, 3.02 Definition]

Sei (V,+) eine abelsche Gruppe und K ein Körper. (V,+,K) heißt Vektorraum, wenn ∀x→,y→∈V,∀λ,μ∈K folgendes gilt:

  1. λ⋅(x→+y→)=λx→+λy→
  2. (λ+μ)⋅x→=λx→+μx
  3. (λ⋅μ)⋅x→=λ⋅(μx→)
  4. 1⋅x→=x→

Lösungsvorschlag von Har203

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--Har203 01:25, 4. Mär. 2026 (CET)

Bildet ℝ2 mit den angegebenen Operationen einen Vektorraum über ℝ ?

(x1,x2)⊕(y1,y2)=(0,x2+y2),λ⊙(x1,x2)=(0,λ⋅x2).


Addition ⟨V=ℝ2,⊕⟩: abelsche Gruppe:

  • Abgeschlossen: klar, ohne Beweis.
  • Kommutativ: Zu zeigen: ∀x→=(x1,x2),y→=(y1,y2)∈ℝ2:x→⊕y→=y→⊕x→:
x→⊕y→=(x1,x2)⊕(y1,y2)=(0,x2+y2)=(0,y2+x2)=𝕏: Es fehlt das inverses Element.
  • Neutrale Element: Zu zeigen: ∃0→∈R2 mit x→=0→+x→=x→+0→:
x→+0→=(x1,x2)⊕(y1,y2)=(0,x2+y2)⟹(x1,x2)≠(0,x2+y2), auch nicht mit y2=0:x→⊕0→=(x1,x2)⊕(y1,0)=(0,x2).


Sei x→=(1,2)∈ℝ2, dann ist x→⊕0→=(1,2)⊕(y1,0)=(0,2)≠(1,2). Es gibt kein neutrales Element 0→. 𝕏.


Damit kann ⟨V=ℝ2,⊙,ℝ⟩ kein Vektorraum sein.


Gesamtergebnis: ⟨V=ℝ2,⊕,⊙⟩ ist kein Vektorraum über ℝ. ◼

Wikipedia:

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