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	<id>https://demowiki.knowlus.com/index.php?action=history&amp;feed=atom&amp;title=Lineare_Abbildung</id>
	<title>Lineare Abbildung - Versionsgeschichte</title>
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	<updated>2026-04-05T03:27:50Z</updated>
	<subtitle>Versionsgeschichte dieser Seite in Demo Wiki</subtitle>
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		<id>https://demowiki.knowlus.com/index.php?title=Lineare_Abbildung&amp;diff=8517&amp;oldid=prev</id>
		<title>imported&gt;Mathze: Form</title>
		<link rel="alternate" type="text/html" href="https://demowiki.knowlus.com/index.php?title=Lineare_Abbildung&amp;diff=8517&amp;oldid=prev"/>
		<updated>2025-08-29T18:12:36Z</updated>

		<summary type="html">&lt;p&gt;Form&lt;/p&gt;
&lt;p&gt;&lt;b&gt;Neue Seite&lt;/b&gt;&lt;/p&gt;&lt;div&gt;[[Datei:Reflection of a triangle about the y axis.svg|mini|Achsenspiegelung als Beispiel einer linearen Abbildung]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;lineare Abbildung&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; (auch &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;lineare Transformation&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; oder &amp;#039;&amp;#039;&amp;#039;Vektorraumhomomorphismus&amp;#039;&amp;#039;&amp;#039; genannt) ist in der [[Lineare Algebra|linearen Algebra]] ein wichtiger Typ von [[Funktion (Mathematik)|Abbildung]] zwischen zwei [[Vektorraum|Vektorräumen]] über demselben [[Körper (Algebra)|Körper]]. Bei einer linearen Abbildung ist es unerheblich, ob man zwei [[Vektor]]en zuerst addiert und dann deren Summe abbildet oder zuerst die Vektoren abbildet und dann die Bildvektoren addiert. Gleiches gilt für die [[Skalarmultiplikation|Multiplikation]] mit einem Skalar aus dem Grundkörper. Man sagt dann, dass eine lineare Abbildung mit den [[Verknüpfung (Mathematik)|Verknüpfungen]] Vektoraddition und skalarer Multiplikation &amp;#039;&amp;#039;[[Verträglichkeit (Mathematik)|verträglich]]&amp;#039;&amp;#039; ist. Es handelt sich somit bei der linearen Abbildung um einen [[Homomorphismus]] (strukturerhaltende Abbildung) zwischen Vektorräumen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Das rechts stehende Beispiel einer [[Spiegelung (Geometrie)|Spiegelung]] an der &amp;lt;math&amp;gt;y&amp;lt;/math&amp;gt;-Achse verdeutlicht dies. Der Vektor &amp;lt;math&amp;gt; c&amp;lt;/math&amp;gt; ist die Summe der Vektoren &amp;lt;math&amp;gt; a&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt; b&amp;lt;/math&amp;gt; und sein [[Bild (Mathematik)|Bild]] ist der Vektor &amp;lt;math&amp;gt; {c&amp;#039;}&amp;lt;/math&amp;gt;. Man erhält &amp;lt;math&amp;gt; {c&amp;#039;}&amp;lt;/math&amp;gt; aber auch, wenn man die Bilder &amp;lt;math&amp;gt; {a&amp;#039;}&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt; {b&amp;#039;}&amp;lt;/math&amp;gt; der Vektoren &amp;lt;math&amp;gt; a&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt; b&amp;lt;/math&amp;gt; addiert.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
In der [[Funktionalanalysis]], bei der Betrachtung unendlichdimensionaler Vektorräume, die eine [[Topologischer Raum|Topologie]] tragen, spricht man meist von &amp;#039;&amp;#039;[[linearer Operator|linearen Operatoren]]&amp;#039;&amp;#039; statt von linearen Abbildungen. Formal gesehen sind die Begriffe gleichbedeutend. Bei unendlichdimensionalen Vektorräumen ist jedoch die Frage der [[Stetige Funktion|Stetigkeit]] bedeutsam, während Stetigkeit immer vorliegt bei linearen Abbildungen zwischen endlichdimensionalen reellen Vektorräumen (jeweils mit der [[Euklidische Norm|euklidischen Norm]]) oder allgemeiner zwischen endlichdimensionalen [[Hausdorff-Raum|hausdorffschen]] [[Topologischer Vektorraum|topologischen Vektorräumen]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Definition ==&lt;br /&gt;
Seien &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; Vektorräume über einem gemeinsamen [[Körper (Algebra)|Grundkörper]] &amp;lt;math&amp;gt; K &amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
Eine Abbildung &amp;lt;math&amp;gt; f\colon V \to W &amp;lt;/math&amp;gt; heißt lineare Abbildung, wenn für alle &amp;lt;math&amp;gt; x,y \in V &amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;a \in K&amp;lt;/math&amp;gt; die folgenden Bedingungen gelten:&lt;br /&gt;
* &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; ist [[Homogene Funktion|homogen]]:&lt;br /&gt;
*: &amp;lt;math&amp;gt;f\left(a x\right) = a f\left(x\right)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
* &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; ist [[Additive Funktion|additiv]]:&lt;br /&gt;
*: &amp;lt;math&amp;gt;f\left(x+y\right)=f\left(x\right)+f\left(y\right)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die zwei obigen Bedingungen kann man auch zusammenfassen:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;f\left(ax + y\right) = af\left(x\right) + f\left(y\right)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Für &amp;lt;math&amp;gt;y = 0_V&amp;lt;/math&amp;gt; geht diese in die Bedingung für die Homogenität und für &amp;lt;math&amp;gt;a = 1_K&amp;lt;/math&amp;gt; in diejenige für die Additivität über. &lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine weitere, gleichwertige Bedingung ist die Forderung, dass der [[Funktionsgraph|Graph]] der Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; ein [[Untervektorraum]] des [[Kartesisches Produkt#Produkt zweier Mengen|kartesischen Produkts]] &amp;lt;math&amp;gt;V\times W&amp;lt;/math&amp;gt; ist. Dieses wird dabei als [[Vektorraum#Direktes Produkt|direktes Produkt]] und somit als ein Vektorraum über &amp;lt;math&amp;gt;K&amp;lt;/math&amp;gt; betrachtet.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Erklärung ==&lt;br /&gt;
Eine Abbildung ist linear, wenn sie verträglich mit der Vektorraumstruktur ist. Sprich: Lineare Abbildungen vertragen sich sowohl mit der zugrundeliegenden Addition als auch mit der skalaren Multiplikation des Definitions- und Wertebereichs. Die Verträglichkeit mit der Addition bedeutet, dass die lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f\colon V\to W&amp;lt;/math&amp;gt; Summen erhält. Wenn wir im [[Definitionsmenge|Definitionsbereich]] eine Summe &amp;lt;math&amp;gt;v_3=v_1+v_2&amp;lt;/math&amp;gt; mit &amp;lt;math&amp;gt;v_1,v_2,v_3\in V&amp;lt;/math&amp;gt; haben, so gilt &amp;lt;math&amp;gt;f(v_3)=f(v_1)+f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; und damit bleibt diese Summe nach der Abbildung im Wertebereich erhalten:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\forall v_1,v_2,v_3\in V \Big( v_3=v_1+v_2 \implies f(v_3)=f(v_1)+f(v_2) \Big)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Diese Implikation kann verkürzt werden, indem die Prämisse &amp;lt;math&amp;gt;v_3=v_1+v_2&amp;lt;/math&amp;gt; in &amp;lt;math&amp;gt;f(v_3)=f(v_1)+f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; eingesetzt wird. So erhält man die Forderung &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1+v_2)=f(v_1)+f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt;. Analog kann die Verträglichkeit mit der skalaren Multiplikation beschrieben werden. Diese ist erfüllt, wenn aus dem Zusammenhang &amp;lt;math&amp;gt;\tilde v=\lambda v&amp;lt;/math&amp;gt; mit dem Skalar &amp;lt;math&amp;gt;\lambda \in K&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;v\in V&amp;lt;/math&amp;gt; im Definitionsbereich folgt, dass auch &amp;lt;math&amp;gt;f(\tilde v) = \lambda f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; im Wertebereich gilt:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\forall \tilde v,v\in V\,\forall \lambda\in K \Big( \tilde v=\lambda v \implies f(\tilde v) = \lambda f(v) \Big)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Nach Einsetzen der Prämisse &amp;lt;math&amp;gt;\tilde v=\lambda v&amp;lt;/math&amp;gt; in die Konklusion &amp;lt;math&amp;gt;f(\tilde v) = \lambda f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; erhält man die Forderung &amp;lt;math&amp;gt;f(\lambda v) = \lambda f(v)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;gallery widths=&amp;quot;450&amp;quot; heights=&amp;quot;200&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
Datei:Compatibility of linear map with addition 1.svg|Visualisierung der Verträglichkeit mit der Vektoraddition: Jedes durch &amp;lt;math&amp;gt;v_1&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;v_2&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;v_3=v_1+v_2&amp;lt;/math&amp;gt; gegebene Additionsdreieck bleibt durch die lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; erhalten. Auch &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1)&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1+v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; bildet ein Additionsdreieck und es gilt &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1+v_2)=f(v_1)+f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
Datei:Compatibility of linear map with addition 2.svg|Bei Abbildungen, die sich nicht mit der Addition vertragen, gibt es Vektoren &amp;lt;math&amp;gt;v_1&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;v_2&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;v_3=v_1+v_2&amp;lt;/math&amp;gt;, sodass &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1)&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1+v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; kein Additionsdreieck bilden, weil &amp;lt;math&amp;gt;f(v_1+v_2)\neq f(v_1)+f(v_2)&amp;lt;/math&amp;gt; ist. Eine solche Abbildung ist nicht linear.&lt;br /&gt;
Datei:Compatibility of linear map with scalar multiplication 1.svg|Visualisierung der Verträglichkeit mit der skalaren Multiplikation: Jede Skalierung &amp;lt;math&amp;gt;\lambda v&amp;lt;/math&amp;gt; bleibt durch eine lineare Abbildung erhalten und es gilt &amp;lt;math&amp;gt;f(\lambda v)=\lambda f(v)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
Datei:Compatibility of linear map with scalar multiplication 2.svg|Wenn eine Abbildung nicht verträglich ist mit der skalaren Multiplikation, so gibt es einen Skalar &amp;lt;math&amp;gt;\lambda&amp;lt;/math&amp;gt; und einen Vektor &amp;lt;math&amp;gt;v&amp;lt;/math&amp;gt;, so dass die Skalierung &amp;lt;math&amp;gt;\lambda v&amp;lt;/math&amp;gt; nicht auf die Skalierung &amp;lt;math&amp;gt;\lambda f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; abgebildet wird. Eine solche Abbildung ist nicht linear.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/gallery&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Beispiele ==&lt;br /&gt;
*Für &amp;lt;math&amp;gt;V = W = \R&amp;lt;/math&amp;gt; hat jede lineare Abbildung die Gestalt &amp;lt;math&amp;gt;f(x) = m x&amp;lt;/math&amp;gt; mit &amp;lt;math&amp;gt;m \in \R&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
*Es sei &amp;lt;math&amp;gt;V = \R^n&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W = \R^m&amp;lt;/math&amp;gt;. Dann wird für jede &amp;lt;math&amp;gt;m \times n&amp;lt;/math&amp;gt;-Matrix &amp;lt;math&amp;gt;A&amp;lt;/math&amp;gt; mit Hilfe der [[Matrizenmultiplikation]] eine lineare Abbildung &amp;lt;math style=&amp;quot;margin-left:2em&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
f \colon \R^n \to \R^m&amp;lt;/math&amp;gt; durch&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math style=&amp;quot;margin-left:2em&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
f(x) = A \, x =&lt;br /&gt;
   \begin{pmatrix}&lt;br /&gt;
   a_{11} &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{1n} \\&lt;br /&gt;
   \vdots &amp;amp;       &amp;amp; \vdots \\&lt;br /&gt;
   a_{m1} &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{mn}&lt;br /&gt;
   \end{pmatrix}&lt;br /&gt;
   \begin{pmatrix} x_1 \\ \vdots \\ x_n \end{pmatrix}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&amp;lt;br /&amp;gt;definiert. Jede lineare Abbildung von &amp;lt;math&amp;gt;\R^n&amp;lt;/math&amp;gt; nach &amp;lt;math&amp;gt;\R^m&amp;lt;/math&amp;gt; kann so dargestellt werden.&lt;br /&gt;
*Ist &amp;lt;math&amp;gt;I \subset \R&amp;lt;/math&amp;gt; ein offenes Intervall, &amp;lt;math&amp;gt;V = C^1(I,\R)&amp;lt;/math&amp;gt; der &amp;lt;math&amp;gt;\R&amp;lt;/math&amp;gt;-Vektorraum der stetig differenzierbaren Funktionen auf &amp;lt;math&amp;gt;I&amp;lt;/math&amp;gt;  und &amp;lt;math&amp;gt;W = C^0(I,\R)&amp;lt;/math&amp;gt; der &amp;lt;math&amp;gt;\R&amp;lt;/math&amp;gt;-Vektorraum der stetigen Funktionen auf &amp;lt;math&amp;gt;I&amp;lt;/math&amp;gt;, so ist die Abbildung &amp;lt;br /&amp;gt;&amp;lt;math style=&amp;quot;margin-left:2em&amp;quot;&amp;gt; &lt;br /&gt;
D \colon C^1(I,\R) \to C^0(I,\R)&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;f \mapsto f&amp;#039;&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;,&amp;lt;br /&amp;gt;die jeder Funktion &amp;lt;math&amp;gt;f \in C^1(I,\R)&amp;lt;/math&amp;gt; ihre Ableitung zuordnet, linear. Entsprechendes gilt für andere [[Linearer Differentialoperator|lineare Differentialoperatoren]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
&amp;lt;gallery widths=&amp;quot;300&amp;quot; heights=&amp;quot;200&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
Datei:Streckung eines Vektors.gif|Die Streckung &amp;lt;math&amp;gt;f(x,y)=(2x,y)&amp;lt;/math&amp;gt; ist eine lineare Abbildung. Bei dieser Abbildung wird die &amp;lt;math&amp;gt;x&amp;lt;/math&amp;gt; Komponente um den Faktor &amp;lt;math&amp;gt;2&amp;lt;/math&amp;gt; gestreckt.&lt;br /&gt;
Datei:Streckung der Summe zweier Vektoren.gif|Diese Abbildung ist additiv: Es ist egal, ob man erst Vektoren addiert und dann abbildet oder ob man erst die Vektoren abbildet und dann addiert: &amp;lt;math&amp;gt;f(a+b)=f(a)+f(b)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
Datei:Streckung homogenitaet Version 3.gif|Diese Abbildung ist homogen: Es ist egal, ob man erst einen Vektor skaliert und dann abbildet oder ob man den Vektor erst abbildet und dann skaliert: &amp;lt;math&amp;gt;f(\lambda a) = \lambda f(a)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&amp;lt;/gallery&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Bild und Kern ==&lt;br /&gt;
Zwei bei der Betrachtung linearer Abbildungen wichtige Mengen sind das [[Bild (Mathematik)|Bild]] und der [[Kern (Algebra)|Kern]] einer linearen Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f\colon  V \to W&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Das Bild &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm {im} (f)&amp;lt;/math&amp;gt; der Abbildung ist die Menge der Bildvektoren unter &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt;, also die Menge aller &amp;lt;math&amp;gt;f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; mit &amp;lt;math&amp;gt;v&amp;lt;/math&amp;gt; aus &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt;. Die Bildmenge wird daher auch durch &amp;lt;math&amp;gt;f(V)&amp;lt;/math&amp;gt; notiert. Das Bild ist ein [[Untervektorraum]] von &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
* Der Kern &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{ker}(f)&amp;lt;/math&amp;gt; der Abbildung ist die Menge der Vektoren aus &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt;, die durch &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; auf den [[Nullvektor]] von &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; abgebildet werden. Er ist ein Untervektorraum von &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt;. Die Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; ist genau dann [[Injektivität|injektiv]], wenn der Kern nur den Nullvektor enthält.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Eigenschaften ==&lt;br /&gt;
* Eine lineare Abbildung zwischen den Vektorräumen &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; bildet den Nullvektor von &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; auf den Nullvektor von &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; ab:&amp;lt;br /&amp;gt;&amp;lt;math style=&amp;quot;margin-left:2em&amp;quot;&amp;gt;&lt;br /&gt;
f(0_V) = 0_W &amp;lt;/math&amp;gt;, denn &amp;lt;math&amp;gt;f\left(0_V\right) = f\left(0 \cdot 0_V\right) = 0 \cdot f\left( 0_V\right) = 0_W.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
* Eine Beziehung zwischen Kern und Bild einer linearen Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f\colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt; beschreibt der [[Homomorphiesatz]]: Der [[Faktorraum]] &amp;lt;math&amp;gt;V / \mathrm {ker} (f)&amp;lt;/math&amp;gt; ist [[isomorph]] zum Bild &amp;lt;math&amp;gt;\mathrm{im}(f)&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Lineare Abbildungen zwischen endlichdimensionalen Vektorräumen ==&lt;br /&gt;
=== Basis ===&lt;br /&gt;
[[Datei:Injektivität und Surjektivität linearer Abbildungen.svg|mini|Zusammenfassung der Eigenschaften injektiver und surjektiver linearer Abbildungen]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Eine lineare Abbildung zwischen endlichdimensionalen Vektorräumen ist durch die Bilder der Vektoren einer [[Basis (Vektorraum)|Basis]] eindeutig bestimmt. Bilden die Vektoren &amp;lt;math&amp;gt;b_1, \dotsc, b_n&amp;lt;/math&amp;gt; eine Basis des Vektorraums &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und sind &amp;lt;math&amp;gt;w_1, \dotsc, w_n&amp;lt;/math&amp;gt; Vektoren in &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt;, so gibt es genau eine lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f \colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt;, die &amp;lt;math&amp;gt;b_1&amp;lt;/math&amp;gt; auf &amp;lt;math&amp;gt;w_1&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;b_2&amp;lt;/math&amp;gt; auf &amp;lt;math&amp;gt;w_2&amp;lt;/math&amp;gt;, …, &amp;lt;math&amp;gt;b_n&amp;lt;/math&amp;gt; auf &amp;lt;math&amp;gt;w_n&amp;lt;/math&amp;gt; abbildet. Ist &amp;lt;math&amp;gt;v&amp;lt;/math&amp;gt; ein beliebiger Vektor aus &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt;, so lässt er sich eindeutig als [[Linearkombination]] der Basisvektoren darstellen:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;v = \textstyle\sum\limits_{j=1}^n v_j b_j&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Hierbei sind &amp;lt;math&amp;gt;v_1, \ldots, v_n&amp;lt;/math&amp;gt; die [[Vektor#Darstellung in Koordinaten|Koordinaten]] des Vektors &amp;lt;math&amp;gt;v&amp;lt;/math&amp;gt; bezüglich der Basis &amp;lt;math&amp;gt;\{b_1, \dotsc, b_n\}&amp;lt;/math&amp;gt;. Sein Bild &amp;lt;math&amp;gt;f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; ist gegeben durch&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;f(v) = \textstyle\sum\limits_{j=1}^n v_j f(b_j) = \sum\limits_{j=1}^n v_j w_j.&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Die Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; ist genau dann [[Injektivität|injektiv]], wenn die Bildvektoren &amp;lt;math&amp;gt;w_1, \dotsc, w_n&amp;lt;/math&amp;gt; der Basis [[linear unabhängig]] sind.&lt;br /&gt;
Sie ist genau dann [[surjektiv]], wenn &amp;lt;math&amp;gt;w_1, \dotsc, w_n&amp;lt;/math&amp;gt; den Zielraum &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; [[Erzeugendensystem|aufspannen]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ordnet man jedem Element &amp;lt;math&amp;gt;b_1, \dotsc, b_n&amp;lt;/math&amp;gt; einer Basis von &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; einen Vektor &amp;lt;math&amp;gt;w_1, \dotsc, w_n&amp;lt;/math&amp;gt; aus &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; beliebig zu, so kann man mit obiger Formel diese Zuordnung eindeutig zu einer linearen Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f \colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt; fortsetzen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Stellt man die Bildvektoren &amp;lt;math&amp;gt;w_j&amp;lt;/math&amp;gt; bezüglich einer Basis von &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; dar, so führt dies zur Matrixdarstellung der linearen Abbildung.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Abbildungsmatrix ===&lt;br /&gt;
{{Hauptartikel|Abbildungsmatrix}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Sind &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; endlichdimensional, &amp;lt;math&amp;gt;\dim V = n&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;\dim W = m&amp;lt;/math&amp;gt;, und sind Basen &amp;lt;math&amp;gt;B = \{b_1, \dotsc, b_n\}&amp;lt;/math&amp;gt; von &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;#039; = \{b_1&amp;#039;, \dotsc, b_m&amp;#039;\}&amp;lt;/math&amp;gt; von &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; gegeben, so kann jede lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f \colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt; durch eine &amp;lt;math&amp;gt;m \times n&amp;lt;/math&amp;gt;-[[Matrix (Mathematik)|Matrix]] &amp;lt;math&amp;gt;M^B_{B&amp;#039;}(f)&amp;lt;/math&amp;gt; dargestellt werden.&lt;br /&gt;
Diese erhält man wie folgt:&lt;br /&gt;
Für jeden Basisvektor &amp;lt;math&amp;gt;b_j&amp;lt;/math&amp;gt; aus &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt; lässt sich der Bildvektor &amp;lt;math&amp;gt;f(b_j)&amp;lt;/math&amp;gt; als Linearkombination der Basisvektoren &amp;lt;math&amp;gt;b_1&amp;#039;, \dotsc, b_m&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt; darstellen:&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;f(b_j) = \sum_{i=1}^m a_{ij} b_i&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Die &amp;lt;math&amp;gt;a_{ij}&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt;i = 1, \dotsc, m&amp;lt;/math&amp;gt;, &amp;lt;math&amp;gt; j = 1, \dotsc, n&amp;lt;/math&amp;gt; bilden die Einträge der Matrix &amp;lt;math&amp;gt;M^B_{B&amp;#039;}(f)&amp;lt;/math&amp;gt;:&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;M^B_{B&amp;#039;}(f) = \begin{pmatrix} a_{11} &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{1j} &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{1n} \\ \vdots &amp;amp; &amp;amp; \vdots &amp;amp; &amp;amp; \vdots \\ a_{m1} &amp;amp; \dots &amp;amp;a_{mj} &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{mn} \end{pmatrix}&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
In der &amp;lt;math&amp;gt;j&amp;lt;/math&amp;gt;-ten Spalte stehen also die Koordinaten von &amp;lt;math&amp;gt;f(b_j)&amp;lt;/math&amp;gt; bezüglich der Basis &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Mit Hilfe dieser Matrix kann man den Bildvektor &amp;lt;math&amp;gt;f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; jedes Vektors &lt;br /&gt;
&amp;lt;math&amp;gt;v = v_1 b_1 + \dotsb + v_n b_n \in V&amp;lt;/math&amp;gt; berechnen:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;f(v) = \sum_{j=1}^n v_j f(b_j) = \sum_{j=1}^n v_j \left(\sum_{i=1}^m a_{ij} b_i&amp;#039; \right) =&lt;br /&gt;
\sum_{i=1}^m \left(\sum_{j=1}^n a_{ij} v_j \right)b_i&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Für die Koordinaten &amp;lt;math&amp;gt;w_1, \dotsc, w_m&amp;lt;/math&amp;gt; von &amp;lt;math&amp;gt;f(v)&amp;lt;/math&amp;gt; bezüglich &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;#039;&amp;lt;/math&amp;gt; gilt also&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;w_i = \sum_{j =1}^n a_{ij} v_j&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Dies kann man mit Hilfe der Matrizenmultiplikation ausdrücken:&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\begin{pmatrix} w_1 \\ \vdots \\w_m \end{pmatrix} =&lt;br /&gt;
\begin{pmatrix} a_{11}  &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{1n} \\ \vdots &amp;amp;  &amp;amp; \vdots \\ a_{m1}  &amp;amp; \dots &amp;amp; a_{mn} \end{pmatrix} \,&lt;br /&gt;
\begin{pmatrix} v_1 \\ \vdots \\v_n \end{pmatrix}&lt;br /&gt;
&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
Die Matrix &amp;lt;math&amp;gt;M^B_{B&amp;#039;}(f)&amp;lt;/math&amp;gt; heißt &amp;#039;&amp;#039;Abbildungsmatrix&amp;#039;&amp;#039; oder &amp;#039;&amp;#039;Darstellungsmatrix&amp;#039;&amp;#039; von &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt;. Andere Schreibweisen für &amp;lt;math&amp;gt;M^B_{B&amp;#039;}(f)&amp;lt;/math&amp;gt; sind &amp;lt;math&amp;gt;_{B&amp;#039;}f_B&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;_{B&amp;#039;}[f]_B&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
=== Dimensionsformel ===&lt;br /&gt;
{{Hauptartikel|Rangsatz}}&lt;br /&gt;
Bild und Kern stehen über den Dimensionssatz in Beziehung. Dieser sagt aus, dass die Dimension von &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; gleich der Summe der Dimensionen des Bildes und des Kerns ist:&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;\dim V = \dim \mathrm{ker}(f) + \dim \mathrm{im}(f)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Lineare Abbildungen zwischen unendlichdimensionalen Vektorräumen ==&lt;br /&gt;
{{Hauptartikel|Linearer Operator}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Insbesondere in der [[Funktionalanalysis]] betrachtet man lineare Abbildungen zwischen unendlichdimensionalen Vektorräumen. In diesem Kontext nennt man die linearen Abbildungen meist lineare Operatoren. Die betrachteten Vektorräume tragen meist noch die zusätzliche Struktur eines [[Normierter Raum|normierten]] vollständigen Vektorraums. Solche Vektorräume heißen [[Banachraum|Banachräume]]. Im Gegensatz zum endlichdimensionalen Fall reicht es nicht, lineare Operatoren nur auf einer Basis zu untersuchen. Nach dem [[Bairescher Kategoriensatz|baireschen Kategoriensatz]] hat nämlich eine Basis eines unendlichdimensionalen Banachraums [[überabzählbar]] viele Elemente und die Existenz einer solchen Basis lässt sich nicht konstruktiv begründen, das heißt nur unter Verwendung des [[Auswahlaxiom]]s. Man verwendet daher einen anderen Basisbegriff, etwa [[Orthonormalbasis|Orthonormalbasen]] oder allgemeiner [[Schauderbasis|Schauderbasen]]. Damit können gewisse Operatoren wie zum Beispiel [[Hilbert-Schmidt-Operator|Hilbert-Schmidt-Operatoren]] mithilfe „unendlich großer Matrizen“ dargestellt werden, wobei dann auch unendliche Linearkombinationen zugelassen werden müssen.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Besondere lineare Abbildungen ==&lt;br /&gt;
;Monomorphismus: Ein [[Monomorphismus]] zwischen Vektorräumen ist eine lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f\colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt;, die [[Injektivität|injektiv]] ist. Dies trifft genau dann zu, wenn die Spaltenvektoren der Darstellungsmatrix linear unabhängig sind.&lt;br /&gt;
;Epimorphismus: Ein [[Epimorphismus]] zwischen Vektorräumen ist eine lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f\colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt;, die [[Surjektivität|surjektiv]] ist. Das ist genau dann der Fall, wenn der [[Rang (Lineare Algebra)|Rang]] der Darstellungsmatrix gleich der Dimension von &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; ist.&lt;br /&gt;
;Isomorphismus: Ein [[Isomorphismus]] zwischen Vektorräumen ist eine lineare Abbildung &amp;lt;math&amp;gt;f\colon V \to W&amp;lt;/math&amp;gt;, die [[bijektiv]] ist. Das ist genau der Fall, wenn die Darstellungsmatrix [[Reguläre Matrix|regulär]] ist. Die beiden Räume &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; bezeichnet man dann als isomorph.&lt;br /&gt;
;Endomorphismus: Ein [[Endomorphismus]] zwischen Vektorräumen ist eine lineare Abbildung, bei der die Räume &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; gleich sind: &amp;lt;math&amp;gt;f\colon V \to V&amp;lt;/math&amp;gt;. Die Darstellungsmatrix dieser Abbildung ist eine quadratische Matrix.&lt;br /&gt;
;Automorphismus: Ein [[Automorphismus]] zwischen Vektorräumen ist eine bijektive lineare Abbildung, bei der die Räume &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; gleich sind. Er ist also sowohl ein Isomorphismus als auch ein Endomorphismus. Die Darstellungsmatrix dieser Abbildung ist eine reguläre Matrix.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Vektorraum der linearen Abbildungen ==&lt;br /&gt;
[[Datei:Vektorraum linearer Abbildungen.svg|mini|400px|Bildung des Vektorraums L(V,W)]]&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Die Menge &amp;lt;math&amp;gt;L(V,W)&amp;lt;/math&amp;gt; der linearen Abbildungen von einem &amp;lt;math&amp;gt;K&amp;lt;/math&amp;gt;-Vektorraum &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; in einen &amp;lt;math&amp;gt;K&amp;lt;/math&amp;gt;-Vektorraum &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; -manchmal auch als &amp;lt;math&amp;gt;\text{Hom}_K(V,W)&amp;lt;/math&amp;gt; geschrieben- ist ein Vektorraum über &amp;lt;math&amp;gt;K&amp;lt;/math&amp;gt;, genauer: ein Untervektorraum des &amp;lt;math&amp;gt;K&amp;lt;/math&amp;gt;-Vektorraums aller Abbildungen von &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; nach &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
Das bedeutet, dass die Summe zweier linearer Abbildungen &amp;lt;math&amp;gt;f&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;g&amp;lt;/math&amp;gt;, komponentenweise definiert durch&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt; (f+g) \colon x \mapsto f(x) + g(x),&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
wieder eine lineare Abbildung ist und dass&lt;br /&gt;
das Produkt&lt;br /&gt;
: &amp;lt;math&amp;gt;(\lambda f) \colon x \mapsto \lambda f(x)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
einer linearen Abbildung mit einem Skalar &amp;lt;math&amp;gt;\lambda \in K&amp;lt;/math&amp;gt; auch wieder eine lineare Abbildung ist.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Hat &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; die Dimension &amp;lt;math&amp;gt;n&amp;lt;/math&amp;gt; und &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; die Dimension &amp;lt;math&amp;gt;m&amp;lt;/math&amp;gt;, und sind in &amp;lt;math&amp;gt;V&amp;lt;/math&amp;gt; eine Basis &amp;lt;math&amp;gt;B&amp;lt;/math&amp;gt; und in &amp;lt;math&amp;gt;W&amp;lt;/math&amp;gt; eine Basis &amp;lt;math&amp;gt;C&amp;lt;/math&amp;gt; gegeben, so ist die Abbildung&lt;br /&gt;
:&amp;lt;math&amp;gt;L(V,W) \to K^{m\times n},\ f \mapsto M_C^B(f)&amp;lt;/math&amp;gt;&lt;br /&gt;
in den [[Matrizenraum]] &amp;lt;math&amp;gt;K^{m\times n}&amp;lt;/math&amp;gt; ein Isomorphismus. Der Vektorraum &amp;lt;math&amp;gt;L(V,W)&amp;lt;/math&amp;gt; hat also die Dimension &amp;lt;math&amp;gt;m \cdot n&amp;lt;/math&amp;gt;.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Betrachtet man die Menge der linearen Selbstabbildungen eines Vektorraums, also den Spezialfall &amp;lt;math&amp;gt;V=W&amp;lt;/math&amp;gt;, so bilden diese nicht nur einen Vektorraum, sondern mit der Verkettung von Abbildungen als Multiplikation eine [[assoziative Algebra]], die kurz mit &amp;lt;math&amp;gt;L(V)&amp;lt;/math&amp;gt; bezeichnet wird.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Verallgemeinerung ==&lt;br /&gt;
Eine lineare Abbildung ist ein Spezialfall einer [[Affine Abbildung|affinen Abbildung]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
Ersetzt man in der Definition der linearen Abbildung zwischen Vektorräumen den Körper durch einen [[Ring (Algebra)|Ring]], erhält man einen [[Modulhomomorphismus]].&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Literatur ==&lt;br /&gt;
* [[Albrecht Beutelspacher]]: &amp;#039;&amp;#039;Lineare Algebra. Eine Einführung in die Wissenschaft der Vektoren, Abbildungen und Matrizen.&amp;#039;&amp;#039; 6., durchgesehene und ergänzte Auflage. Vieweg Braunschweig u. a. 2003, ISBN 3-528-56508-X, S. 124–143.&lt;br /&gt;
* Günter Gramlich: &amp;#039;&amp;#039;Lineare Algebra. Eine Einführung für Ingenieure.&amp;#039;&amp;#039; Fachbuchverlag Leipzig im Carl-Hanser-Verlag, München 2003, ISBN 3-446-22122-0.&lt;br /&gt;
* Detlef Wille: &amp;#039;&amp;#039;Repetitorium der Linearen Algebra.&amp;#039;&amp;#039; Band 1. 4. Auflage, Nachdruck. Binomi, Springe 2003, ISBN 3-923923-40-6.&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
== Weblinks ==&lt;br /&gt;
{{Wikibooks|Mathe für Nicht-Freaks: Lineare Abbildungen, Homomorphismus}}&lt;br /&gt;
{{Wikiversity|Kurs:Lineare Algebra (Osnabrück 2015-2016)/Teil I|Vorlesungen über lineare Algebra I}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
{{Normdaten|TYP=s|GND=4167700-6}}&lt;br /&gt;
&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Lineare Abbildung| ]]&lt;br /&gt;
[[Kategorie:Lineare Algebra]]&lt;/div&gt;</summary>
		<author><name>imported&gt;Mathze</name></author>
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