Skalarmultiplikation
In diesem Kapitel schauen wir uns an, was die Skalarmultiplikation ist.
Rechnerische Skalarmultiplikation
Wird ein Vektor $\vec{v}$
mit einem Skalar (einer reellen Zahl) $\lambda$
multipliziert, wird jede Komponente des Vektors mit dieser Zahl multipliziert:
$$ \lambda \cdot \vec{v} = \lambda \cdot \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \lambda \cdot x \\ \lambda \cdot y \\ \lambda \cdot z \end{pmatrix} $$
Die Skalarmultiplikation ist auch unter S-Multiplikation
oder Skalare Multiplikation
bekannt.
Multipliziere den Vektor $\vec{v} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 2 \end{pmatrix}$
mit dem Skalar $\lambda = 5$
.
$$ \lambda \cdot \vec{v} = 5 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \\ 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 5 \cdot 2 \\ 5\cdot 1 \\ 5 \cdot 2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 10 \\ 5 \\ 10 \end{pmatrix} $$
Graphische Skalarmultiplikation
Multipliziert man einen Vektor mit einem Skalar $c$
, wird der Vektor – in Abhängigkeit des Wertes des Skalars – verlängert, verkürzt und/oder er ändert seine Orientierung.
$c > 1$
: Der Vektor wird verlängert.$0 < c < 1$
: Der Vektor wird verkürzt.$c < 0$
: Der Vektor ändert seine Orientierung.
Die folgenden Beispiele beziehen sich auf den Vektor
$$ \vec{a} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} $$
$c = 2$
$\Rightarrow$
Verlängerung
$$ 2 \cdot \vec{a} = 2 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4 \\ 2 \end{pmatrix} $$
$c = 0{,}5$
$\Rightarrow$
Verkürzung
$$ 0{,}5 \cdot \vec{a} = 0{,}5 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 0{,}5 \end{pmatrix} $$
$c = -1$
$\Rightarrow$
Entgegengesetzte Orientierung
$$ -1 \cdot \vec{a} = -1 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2 \\ -1 \end{pmatrix} $$
$c = -2$
$\Rightarrow$
Entgegengesetzte Orientierung$\Rightarrow$
Verlängerung
$$ -2 \cdot \vec{a} = -2 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -4 \\ -2 \end{pmatrix} $$
$c = -0{,}5$
$\Rightarrow$
Entgegengesetzte Orientierung$\Rightarrow$
Verkürzung
$$ -0{,}5 \cdot \vec{a} = -0{,}5 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 \\ -0{,}5 \end{pmatrix} $$