本書由師范類重點院校有著多年教學經(jīng)驗的教師團隊組織編寫,結(jié)合現(xiàn)階段普通高等學校線性代數(shù)課程的教學實際,有針對性地選取內(nèi)容,分層次安排習題.全書內(nèi)容主要包括行列式、矩陣、n維向量、線性方程組、矩陣的特征值與特征向量、二次型共6章.
本書適合普通高等院校理工類、經(jīng)管類等專業(yè)教學使用,也可供考研輔導及自學參考.
線性代數(shù)是高等學校理工類、經(jīng)管類等專業(yè)的重要基礎(chǔ)課,它對于培養(yǎng)學生嚴謹?shù)倪壿嬐评砗统橄笏季S能力起著不可或缺的作用.進入21世紀以來,隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展,用代數(shù)方法解決實際問題已滲透到各個領(lǐng)域,顯示出其重要性和實用性.同時,由于教學改革的深入發(fā)展,教學實踐中也出現(xiàn)了一些新的情況,適應(yīng)現(xiàn)階段學生的實際需要變得尤其重要.為此,根據(jù)多年的教學經(jīng)驗,以易于教師教學、學生學習為原則,我們編寫了這本教材.
教材內(nèi)容層次按如下方式組織安排:
第1章為行列式(以計算為主線).本章由二元、三元線性方程組引入二階、三階行列式,主要介紹行列式的概念、性質(zhì),重點講解行列式的各種計算方法及技巧,最后給出行列式在解線性方程組中的應(yīng)用——克萊姆法則.
第2章為矩陣(貫穿本書).矩陣是線性代數(shù)中的重要內(nèi)容,是研究向量組的線性相關(guān)性及線性方程組的解法的有力工具.本章首先介紹矩陣的概念及一些特殊矩陣,之后給出矩陣的運算,重點講解矩陣的乘法運算,探討矩陣的初等變換及其在矩陣運算中的應(yīng)用.進一步研究矩陣的內(nèi)在特性,包括可逆矩陣及矩陣的秩,最后給出分塊矩陣及其運算.
第3章為n維向量(以討論線性關(guān)系為主).本章首先介紹n維向量的概念及向量的線性運算,之后講解向量組及其線性組合,結(jié)合線性方程組和矩陣知識重點討論向量組的線性相關(guān)性及向量組的秩,給出向量空間的概念及性質(zhì),最后介紹向量的內(nèi)積運算及向量組的正交性.
第4章為線性方程組(以矩陣變換法為主).本章首先由中學的二元、三元線性方程組引入解n元線性方程組的消元法,介紹如何利用矩陣的初等變換求解方程組,從而討論線性方程組解的存在性,之后研究齊次和非齊次線性方程組解的結(jié)構(gòu),最后給出n元線性方程組的一般解.
第5章為矩陣的特征值與特征向量(以方陣對角化為主).本章首先介紹矩陣的特征值與特征向量的概念及求解方法,之后引入相似矩陣,重點研究矩陣的對角化問題,特別是實對稱矩陣的對角化.
第6章為二次型(以化標準形為主).本章首先介紹二次型及其矩陣表示,重點講解化二次型為標準形的三種方法——配方法、初等變換法和正交線性替換法,最后給出正定二次型的概念及判定方法。教材力求在汲取其他同類教材精華的基礎(chǔ)上形成以下特色:
1.根據(jù)目前各高校教學學時普遍減少的實際,在教材內(nèi)容的安排上進行了適當取舍.
2.行文簡明扼要,內(nèi)容深入淺出,易于學生閱讀.
3.內(nèi)容層次清楚,每節(jié)后都配備了適當?shù)牧曨},便于學生理解與掌握.
4.考慮到部分學生后繼學習和考研的更高要求,每章后都設(shè)有綜合性的總習題.
本教材第1章由劉彩坤編寫,第2章由趙曉清編寫,第3、4章由田子紅編寫,第5、6章由單秀玲編寫.在整個編寫過程中,河北師范大學數(shù)學與信息科學學院的領(lǐng)導和同事給予了熱情的支持和幫助,清華大學出版社的編輯也為本教材的出版付出了許多辛勞,在此謹致謝意!
由于編者水平、經(jīng)驗所限,不足之處在所難免,懇請讀者批評指正.
編者 2013年10月
第1章行列式1
1.1二階與三階行列式1
1.2排列及其逆序數(shù)4
1.3n階行列式6
1.4行列式的性質(zhì)8
1.5行列式按行(列)展開14
1.6克萊姆法則20
總習題124
第2章矩陣26
2.1矩陣的定義26
2.2矩陣的運算29
2.3矩陣的初等變換與初等矩陣36
2.4可逆矩陣39
2.5矩陣的秩46
2.6分塊矩陣48
總習題253
第3章n維向量55
3.1n維向量及其線性運算55
3.2向量組的線性相關(guān)性57
3.3向量組的秩65
3.4向量空間70
3.5向量組的正交性75
總習題380
第4章線性方程組82
4.1線性方程組解的存在性82
4.2線性方程組解的結(jié)構(gòu)92
總習題499
第5章矩陣的特征值與特征向量101
5.1矩陣的特征值和特征向量101
5.2相似矩陣與矩陣的對角化105
5.3實對稱矩陣的對角化108
總習題5110
第6章二次型112
6.1二次型及其矩陣112
6.2化二次型為標準形115
6.3正定二次型120
總習題6122
部分習題答案124