线性代数是数学的一个分支,主要研究线性空间、线性变换和线性方程组,是数值计算、数字图像处理、运筹控制、管理决策、概率统计等学科的基础;线性代数也是连接具体到抽象的一个桥梁。
课程共有五个单元。第一个单元主要介绍线性代数的第一个重要工具:行列式。介绍行列式的引入背景、行列式的定义、性质、行列式的展开定理;以及利用行列式的性质、展开定理等工具简化或计算行列式的方法;介绍行列式在解线性方程组中的一个应用:克拉默法则。第二单元主要介绍线性代数的第二个重要工具:矩阵。介绍矩阵的概念;矩阵的和、差、乘积、转置等运算及运算法则;介绍逆矩阵的概念、逆矩阵存在的充要条件、性质及逆矩阵的确定方法;介绍分块矩阵的概念和相关运算;介绍初等变换、初等变换矩阵及相互关系;介绍矩阵的秩、秩的确定方法,以及矩阵的秩在判别线性方程组有解、无解、有无穷多解中的应用;介绍初等变换在确定逆矩阵、求解线性方程组中的应用。第三单元主要介绍n维向量的概念、向量的线性运算;介绍线性表示、线性相关性、线性无关性及判别方法;介绍向量组的最大无关组、向量组的秩及确定方法;介绍向量空间及其表示方法;介绍线性方程组解的向量表示方法、线性方程组解的结构、齐次线性方程组的基础解系。第四单元主要介绍特征值和特征向量的概念、性质及其确定方法;介绍相似矩阵的概念、矩阵对角化的条件和方法;并针对实对称矩阵,介绍了其特征值和特征向量的一些性质,介绍了用正交矩阵将实对称矩阵相似变换到对角阵的方法。第五单元主要介绍了二次型的概念、化二次型为标准形的几种方法;介绍了惯性定理、正定二次型、正定矩阵等相关概念和判别方法。
通过学习线性代数,学生能比较系统的获得线性代数中的行列式、矩阵、线性方程组、矩阵和向量组的秩、矩阵的特征值和特征向量等方面的基本概念、基本理论和基本方法,能够培养学生独特的代数思维模式和解决实际问题的能力。
另外,本课程将与教学内容相关的名人名言、研究历史等元素融入教学内容,希望能够对学生的优秀品格、创新精神、科学精神、爱国情怀,数学修养等素养的养成有所促进和帮助,并通过介绍线性代数的应用等,培养学生持续的数学学习兴趣。
通过本课程的理论教学,使学生具备下列知识和能力:
1、掌握行列式、矩阵、线性方程组解法、向量、向量组的相关性、向量空间、矩阵特征值与特征向量等基本理论和基本方法。
2、增强数学素养、科学计算、抽象思维、抽象表达与逻辑思维能力。
3、提高综合分析、处理问题的能力。
4、能够利用课程的相关数学知识和工具,为处理专业领域内的复杂工程问题提供理论基础和方法基础。
5、培养创新精神、严谨的科学态度、爱国情怀,以及持续的数学学习兴趣。
总评成绩大于等于60分取得这门课程学分。
第一章 行列式
第五节 克拉默法则
第二节 n阶行列式
第一节 二、三阶行列式
第四节 行列式按行(列)展开
第三节 行列式的性质
第一章第一、二节测验
1.3
第一章第三节测验
第一章第四节测验
1.4
1.1-1.2
1.5
第一章第五节测验
第二章 矩阵
第二节 矩阵的运算
第四节 矩阵的分块
第一节 矩阵的概念
第三节 矩阵的逆
第六节 线性方程组的解
第五节 矩阵的初等变换与矩阵的秩
2.1-2.2
第二章第一、二节测验
2.3
第二章第三节测验
2.4-2.5
第二章第四、五节测验
2.6
第二章第六节测验
第三章 向量组的线性相关性
第二节 向量组的线性相关性
第三节 向量组的秩
3.1-3.2
第四节 向量空间
第五节 齐次线性方程组
第六节 非齐次线性方程组
第一节 向量及其线性运算
第三章第一、二节测验
3.3
第三章第三节测验
3.4
第三章第四节测验
3.5-3.6
第三章第五、六节测验
第四章 矩阵的对角化
第一节 特征值与特征向量
第三节 向量的内积与正交化
第二节 相似矩阵与矩阵的对角化
第四节 实对称阵的相似对角化
4.1
第四章第一节测验
4.2
第四章第二节测验
4.3-4.4
第四章第三、四节测验
第五章 二次型
5.1-5.2
第三节 惯性定理与正定二次型
第二节 化二次型为标准形
第一节 二次型及其矩阵
第五章第一、二节测验
5.3
第五章第三节测验
[1] 陈典铠,线性代数的内容、方法与小结,航空工业出版社,1993。
[2] 归行茂,线性代数的应用,上海科学技术出版社,1991。
[3] 赵树嫄,线性代数(第四版),中国人民大学出版社,2008。
[4] 李永乐, 线性代数辅导, 国家行政学院出版社, 2008。
[5] 同济大学数学系,线性代数(第六版),高等教育出版社,2014。
[6] 同济大学数学系,线性代数学习辅导与习题全解(同济第6版),高等教育出版社,2014。
[7] 赵志新等,线性代数同步精讲与练习,人民邮电出版社,2016。
[8] 李正元,李永乐,数学复习全书(考研数学一),中国政法大学出版社,2015。