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Skalar­multiplikation

In diesem Kapitel schauen wir uns an, was die Skalarmultiplikation ist.

Erforderliches Vorwissen

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.

Beispiel 1 

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

$$ \vec{a} = \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} $$

Abb. 1 

Beispiel 2 

$c = 2$
$\Rightarrow$ Verlängerung

$$ 2 \cdot \vec{a} = 2 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 4 \\ 2 \end{pmatrix} $$

Abb. 2 

Beispiel 3 

$c = 0{,}5$
$\Rightarrow$ Verkürzung

$$ 0{,}5 \cdot \vec{a} = 0{,}5 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 0{,}5 \end{pmatrix} $$

Abb. 3 

Beispiel 4 

$c = -1$
$\Rightarrow$ Entgegengesetzte Orientierung

$$ -1 \cdot \vec{a} = -1 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2 \\ -1 \end{pmatrix} $$

Abb. 4 

Beispiel 5 

$c = -2$
$\Rightarrow$ Entgegengesetzte Orientierung
$\Rightarrow$ Verlängerung

$$ -2 \cdot \vec{a} = -2 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -4 \\ -2 \end{pmatrix} $$

Abb. 5 

Beispiel 6 

$c = -0{,}5$
$\Rightarrow$ Entgegengesetzte Orientierung
$\Rightarrow$ Verkürzung

$$ -0{,}5 \cdot \vec{a} = -0{,}5 \cdot \begin{pmatrix} 2 \\ 1 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -1 \\ -0{,}5 \end{pmatrix} $$

Abb. 6 

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