“线性代数与空间解析几何”是大学理、工、医、农、经、管类的公共基础数学课程。在当今科技飞速发展,特别是计算机科学及其应用日新月异的时代,数据处理、科学计算是各学科领域中无法回避的问题,本课程的主要任务就是展现科学计算中最普遍也是最基础的方法——线性运算及关系中的一般性方法。
本课程的内容包括:n维向量空间,特征值与特征向量,二次型与二次曲面。其特点是将代数与几何融为一体,代数为几何问题的解决提供方法,代数又在几何空间的基础上得到延伸与扩展,课程的重心仍在“线性代数”上。
本课程分三章共15讲,为方便广大学习者,我们将每讲内容分成了若干小片段,一个片段讲解1~2个知识点,便于学习者理解掌握。针对每一讲的教学内容都配有一定量的练习题,每章结束都有一套单元检测题供学习者作为平时成绩考核之用。
本课程的教学目标是使学习者掌握本课程的主要知识,理解基本概念和基本理论,学会分析问题解决问题的基本方法;了解各部分知识的结构及知识的内在联系;能运用基本概念、基本理论和基本方法正确地推理证明,准确、简捷地进行计算;能综合运用所学知识分析并解决简单的实际问题;培养学生的抽象思维能力、逻辑思维能力、空间想象能力、创造性思维能力和自学能力,为后续课程的学习奠定必要的数学基础。
第一周 n维向量空间与向量组的线性相关性
4-1.1 n维向量空间的概念
4-1.2 n维向量空间的子空间
第四章第一节练习题
4-2.1 向量组的线性组合
4-2.2 向量组之间的线性表出
4-2.3 线性相关性的概念
4-2.4 线性相关性的判定
4-2.5 线性相关基本定理
第四章第二节练习题
第二周 向量组的秩、最大无关组及线性方程组的解
4-3.1 向量组的秩与最大无关组的概念
4-3.2 矩阵的列秩和行秩
4-3.3 向量组之间的线性表出和秩
4-3.4 最大无关组的性质和等价叙述
4-3.5 n维向量空间的基、维数与坐标
第四章第三节练习题
4-4.1 齐次方程组解的性质和基础解系
4-4.2 齐次方程组求解实例
4-4.3 非齐次方程组解的性质
4-4.4 非齐次方程组求解实例
第四章第四节练习题
第三周 第四章习题课、特征值与特征向量
第四章习题课1
第四章习题课2
第四章习题课3、4
第四章习题课5
第四章习题课6
第四章习题课7
5-1.1 特征值特征向量的定义
5-1.2 特征子空间
5-1.3 特征值与特征向量的判定
5-1.4 特征值与特征向量的计算
5-1.5 特征多项式
第四章单元检测题
第四周 特征多项式及矩阵的相似对角化
5-1.6 f(A)等的特征多项式
5-1.7 思考与小结
第五章第一节练习题
5-2.1 引例
5-2.2 相似的定义与性质
5-2.3 相似对角化的判定(1)
5-2.4 相似对角化的判定(2)
5-2.5 矩阵方幂的计算
5-2.6 内容小结
第五章第二节练习题
第五周 n维向量空间的正交性及实对称矩阵的特征值与特征向量
5-3.1 内积
5-3.2 cauchy-schwarz不等式
5-3.3 正交向量组与标准正交基
5-3.4 Gram-Schmidt正交化方法
5-3.5 正交矩阵
第五章第三节练习题
5-4.1 共轭矩阵
5-4.2 实对称矩阵的特征值与特征向量
5-4.3 实对称矩阵的相似对角化
5-4.4 综合例题
第五章第四节练习题
第六周 第五章习题课、二次型及其标准形、正定二次型的概念
第五章习题课1
第五章习题课2
第五章习题课3
6-1.1 二次型及其矩阵表示
6-1.2 矩阵的合同
6-1.3 用配方法化二次型为标准形
6-1.4 用正交变换化二次型为标准形
6-1.5 内容小结
第六章第一节练习题
6-2.1 正定二次型的概念
第五章单元检测题
第七周 正定二次型的性质、曲面与空间曲线
6-2.2 正定二次型的性质(1)
6-2.3 正定二次型的性质(2)
6-2.4 二次型的其它类型
6-2.5 内容小结
第六章第二节练习题
6-3.1 曲面方程(1)
6-3.2 曲面方程(2)
6-3.3 曲面方程(3)
6-3.4 空间曲线(1)
6-3.5 空间曲线(2)
6-3.6 内容小结
第六章第三节练习题
第八周 空间曲线、二次曲面与第六章习题课
6-4.1 二次曲面的标准方程与图形(1)
6-4.2 二次曲面的标准方程与图形(2)
6-4.3 化二次曲面为标准方程
6-4.4 内容小结
第六章第四节练习题
第六章习题课1
第六章习题课2
第六章习题课3
第六章单元检测题
线性代数与空间解析几何(一)所介绍的知识。
本课程的学习环节包含:观看讲课视频、完成每讲的练习题、完成单元测验题、参与课程讨论、参加期末考试。
课程学习成绩由两部分构成:
(1)单元测验:在每一章学习结束后,将有一次单元测验,题型为选择题,所有单元测验分数占课程成绩的40%。
(2)课程考试:课程结束后,学生可以参加课程的最后考试,成绩占60%。
完成课程学习并参加考试可获得证书。证书分两种等级:总评成绩大于等于60分且小于85分为合格证书,总评成绩大于等于85分为优秀证书。
教学用书:国家“十二五”规划教材《线性代数与空间解析几何(第四版)》(黄廷祝,成孝予编),高等教育出版社,2015.9.
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学习参考书:《线性代数与空间解析几何学习指导教程》,黄廷祝 蒲和平 高等教育出版社 2015.9
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