線性代數(shù)是數(shù)學的一個分支,它的研究對象是向量,向量空間(或稱線性空間),線性變換和有限維的線性方程組。向量空間是現(xiàn)代數(shù)學的一個重要課題;因而,線性代數(shù)被廣泛地應用于抽象代數(shù)和泛函分析中;通過解析幾何,線性代數(shù)得以被具體表示。線性代數(shù)的理論已被泛化為算子理論。由于科學研究中的非線性模型通?梢员唤茷榫性模型,使得線性代數(shù)被廣泛地應用于自然科學和社會科學中。 線性代數(shù)的含義隨數(shù)學的發(fā)展而不斷擴大。線性代數(shù)的理論和方法已經(jīng)滲透到數(shù)學的許多分支,同時也是理論物理和理論化學所不可缺少的代數(shù)基礎(chǔ)知識。
線性代數(shù)是高等院校理工類和經(jīng)管類各專業(yè)學生的重要基礎(chǔ)課程。本課程介紹的概念、 理論和方法已廣泛地滲透自然科學、工程技術(shù)、經(jīng)濟管理等領(lǐng)域。尤其是計算機科學日益發(fā)展 的今天,許多非線性問題均可以通過線性化解決,線性代數(shù)日益顯示其重要性和實用性。通過 該課程的學習,學生們能有效地培養(yǎng)嚴謹?shù)倪壿嬐评砟芰统橄笏季S能力,對后繼專業(yè)課程的 學習和數(shù)量分析能力的培養(yǎng)起著非常重要的作用。 《線性代數(shù)》(第三版)是在前兩版的基礎(chǔ)上修訂而成的。全書突出矩陣方法,從始至終 貫穿矩陣的初等變換的作用,表述上從具體問題入手,問題的引入自然、貼切,問題的討論由淺 入深,由易及難,從具體到抽象,循序漸進,脈絡清晰,做到了難點分散,化難為易,便于組織 教學。 經(jīng)過多年的教學實踐并根據(jù)同行的寶貴建議,我們進一步對國內(nèi)外優(yōu)秀的同類教材進行 了比較研究,在保持前兩版特色的基礎(chǔ)上,第三版主要做了如下修改:增加第六章Python語 言實現(xiàn),我們用Python語言實現(xiàn)線性代數(shù)中的各種計算,包括行列式計算、矩陣計算、求解線 性方程組、求矩陣的特征值與特征向量等;對第二版的錯誤和疏漏之處進行了改正,并對部分 內(nèi)容進行了重新編寫。
第一章 行列式/1 1 二階與三階行列式/1 一、二元線性方程組與二階行列式/1 二、三階行列式/3 習題1-1/4 2 排列/5 習題1-2/6 3 n階行列式的定義與性質(zhì)/6 一、n階行列式的定義/6 二、行列式的性質(zhì)/10 習題1-3/16 4 行列式的展開與計算/18 習題1-4/24 5 克拉默法則/26 習題1-5/29 習題一/30 第二章 矩陣及其運算/33 1 矩陣的概念/33 一、矩陣的定義/33 二、幾種特殊矩陣/35 三、同型矩陣與矩陣的相等/37 2 矩陣的運算/37 一、加(減)法/37 二、數(shù)與矩陣的乘法/38 三、矩陣的乘法/39 四、矩陣的轉(zhuǎn)置/44 五、方陣乘積的行列式/45 習題2-2/46 3 分塊矩陣/48 一、分塊矩陣的概念/48 二、分塊矩陣的運算/48 三、矩陣的按行分塊和按列分塊/52 習題2-3/52 4 矩陣的初等變換和初等矩陣/53 一、矩陣的初等變換/53 二、初等矩陣/56 習題2-4/59 5 逆矩陣/60 一、逆矩陣的定義/60 二、逆矩陣的計算/61 習題2-5/69 6 矩陣的秩/71 一、矩陣的秩的定義/71 二、利用初等變換求矩陣的秩/72 三、矩陣秩的性質(zhì)/74 習題2-6/75 習題二/76 第三章 線性方程組/79 1 消元法/79 習題3-1/85 2 線性方程組有解判別定理/85 習題3-2/92 3 線性方程組的應用/92 一、在解析幾何中的應用/93 二、在運籌學中的應用/94 三、在經(jīng)濟學中的應用/95 習題3-3/97 習題三/98 第四章向量組的線性相關(guān)性 / 1 0 0 1 向量組及其線性組合 / 1 0 0 一、 n 維向量及其線性運算 / 1 0 0 二、向量組的線性組合 / / 1 0 2 習題 4 - 1 / 1 0 4 2 向量組的線性相關(guān)性 / 1 0 5 習題 4 - 2 / 1 0 9 3 向量組的秩 / 1 1 0 一、向量組的等價 / 1 1 0 二、向量組的秩 / 1 1 2 三、矩陣的秩與向量組的秩的關(guān)系 / 1 1 3 習題 4 - 3 / 1 1 5 4 線性方程組解的結(jié)構(gòu) / 1 1 6 一、齊次線性方程組解的結(jié)構(gòu) / 1 1 6 二、非齊次線性方程組解的結(jié)構(gòu) / 1 2 0 習題 4 - 4 / 1 2 3 5 向量空間 / 1 2 4 習題 4 - 5 / 1 2 8 習題四 / 1 2 9 第五章矩陣的對角化及二次型 / 1 3 1 1 向量的內(nèi)積與施密特正交化方法/131 一、向量的內(nèi)積 / 1 3 1 二、施密特正交化方法 / 1 3 4 三、正交矩陣 / 1 3 4 習題 5 - 1 / 1 3 6 2 特征值與特征向量 / 1 3 6 一、特征值與特征向量的概念 / 1 3 6 二、特征值與特征向量的求法 / 1 3 7 三、特征值與特征向量的性質(zhì) / 1 4 0 習題 5 - 2 / 1 4 1 3 相似矩陣 / 1 4 2 一、概念與性質(zhì) / 1 4 2 二、矩陣可對角化的條件 / 1 4 3 習題5-3/146 4 實對稱矩陣的對角化/146 一、實對稱矩陣特征值的性質(zhì)/147 二、實對稱矩陣的相似理論/147 三、實對稱矩陣對角化方法/148 習題5-4/150 5 二次型與對稱矩陣/151 一、二次型定義及其矩陣表示/151 二、矩陣的合同/153 三、化二次型為標準形/154 習題5-5/159 6 正定二次型/161 一、慣性定理和規(guī)范形/161 二、二次型的正定性/162 習題5-6/164 習題五/165 第六章 Python語言實現(xiàn)/168 1 行列式/168 2 矩陣運算與線性方程組/176 3 特征值與特征向量/185 部分習題參考答案/189