定 價(jià):45 元
叢書名:高等學(xué)校教學(xué)改革系列教材
- 作者:李庶民戴琳
- 出版時(shí)間:2023/5/1
- ISBN:9787111726654
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:O151.2
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書根據(jù)高等學(xué)校大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)基本要求(2014年版)》編寫而成,在內(nèi)容深度和廣度上滿足理工類和經(jīng)管類本科專業(yè)的教學(xué)需求,可作為這兩類專業(yè)的教學(xué)用書.
本書從線性代數(shù)內(nèi)容的特點(diǎn)和歷史發(fā)展線索出發(fā),圍繞線性方程組這一代數(shù)學(xué)的中心任務(wù),引出矩陣的概念和理論;以初等變換方法為工具,融合矩陣與向量間的聯(lián)系,重點(diǎn)探討求解線性方程組的方法,并借助特征值理論解決了一些代數(shù)和幾何應(yīng)用問題;適當(dāng)弱化對(duì)行列式計(jì)算技巧的介紹;將較難掌握的線性空間與線性變換分散并融入線性方程組解的結(jié)構(gòu)的討論中;適當(dāng)介紹了一些有代表性的應(yīng)用實(shí)例;嘗試對(duì)一些抽象的概念、性質(zhì)適當(dāng)引入幾何意義,為讀者構(gòu)建代數(shù)學(xué)的幾何直觀,引導(dǎo)讀者加深對(duì)線性代數(shù)的理解.
前言
與微積分成熟規(guī)范的教學(xué)體系不同,現(xiàn)已面世的線性代數(shù)教材的編寫結(jié)構(gòu)體系可謂是百花齊放.雖然都是圍繞矩陣和線性方程組這一核心體系,但各位方家名師在宏觀體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、知識(shí)點(diǎn)間的先后關(guān)系、理論上的邏輯關(guān)系、教學(xué)側(cè)重、課外訓(xùn)練、引申內(nèi)容等細(xì)節(jié)的考量上,都勞心費(fèi)血、盡展風(fēng)采、各具特色.要想能夠隨心所欲、游刃有余地自如安排好相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容,展現(xiàn)出一定特色,對(duì)編者團(tuán)隊(duì)來說確是一件難事.對(duì)非數(shù)學(xué)專業(yè)的讀者來說,或許基本的編寫要求與目的就是以掌握基本概念、基本方法(順帶了解一些基本理論),通過用這些方法完成基本層面的概念題、計(jì)算題、少量證明題而達(dá)到高等學(xué)校大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的《大學(xué)數(shù)學(xué)課程教學(xué)基本要求(2014年版)》(以下簡稱《基本要求》),以保障本科層次人才培養(yǎng)的需要.尤其是計(jì)算題,由于在學(xué)習(xí)內(nèi)容中占比較大,成為學(xué)習(xí)過程中的重中之重,而線性代數(shù)的典型計(jì)算題幾乎都可以用初等變換來求解,所以突出初等變換的地位和作用、強(qiáng)化初等變換的訓(xùn)練有著十分重要的意義.本書欲以初等變換這條主線為抓手,貫穿教材始終,沿途可以順便再欣賞線性代數(shù)的其他奇葩美景、奇珍異寶,或許會(huì)有不一樣的體驗(yàn)和收獲,這是編者對(duì)線性代數(shù)教學(xué)的直觀感悟,也是編寫本書的主要初衷.
本書根據(jù)《基本要求》,結(jié)合編者多年來的教學(xué)體會(huì),在長期構(gòu)想和反復(fù)探討的基礎(chǔ)上,針對(duì)普通高等學(xué)校各相關(guān)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)線性代數(shù)課程的需要編寫而成.編者主要基于以下幾點(diǎn)考量:
1.編寫內(nèi)容符合《基本要求》中對(duì)理工類和經(jīng)管類專業(yè)的基本要求,并有少量深化或延伸的內(nèi)容,確保可滿足本科層面有不同要求的各類專業(yè)的讀者使用全部或大部分內(nèi)容,因《基本要求》中線性代數(shù)課程對(duì)理工類和經(jīng)管類專業(yè)本科基本相同,教材定位為這兩類本科專業(yè)適用(必要時(shí)可作細(xì)微區(qū)分).
2.站在學(xué)習(xí)者的立場,編者試圖通過突出初等變換的地位作用,先相對(duì)容易地掌握基本概念和計(jì)算方法,以計(jì)算和求解問題為驅(qū)動(dòng),再反哺和深化對(duì)基本概念和基本理論的認(rèn)識(shí),即以計(jì)算促推理論,符合由淺入深、先易后難的學(xué)習(xí)認(rèn)知過程.這就需要對(duì)現(xiàn)行線性代數(shù)課程作一定的探索和思考.
3.歷史上,在抽象代數(shù)誕生前,求解各類方程(組)一直是代數(shù)學(xué)的中心任務(wù)之一,求解線性方程組直接導(dǎo)致了矩陣?yán)碚摰漠a(chǎn)生.追尋歷史發(fā)展軌跡,本書一開始就以線性方程組為切入點(diǎn),通過求解方程組,自然而然地總結(jié)、提升和凝練出矩陣的基本概念和理論,終通過向量理論捋清線性方程組的通解結(jié)構(gòu),完美解決問題,使讀者感受到數(shù)學(xué)的力與美.這與突出矩陣的地位作用密不可分,讀者也能盡快上手.
4.根據(jù)目前大部分本科學(xué)校的教學(xué)實(shí)際,本著“適度、夠用”的原則,在保持線性代數(shù)內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性的前提下,本書適當(dāng)降低了某些理論的難度,略去了部分較長或有一定難度的定理證明,部分已列入書中的長難證明,教師可以適當(dāng)取舍.但對(duì)于《基本要求》中提及的基本概念、基本理論和基本方法部分則作較詳盡的闡述,力求深入淺出地引入概念,完整仔細(xì)地介紹方法,引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)重點(diǎn)集中到掌握基本概念和基本方法上,而不刻意追求難度與技巧.
5.歷史上,代數(shù)學(xué)與幾何學(xué)有著密切的聯(lián)系,所以線性代數(shù)中的很多概念、性質(zhì)都有著程度不同的幾何背景,這在已面世的線性代數(shù)教材中鮮有提及.本書嘗試性地引入少量的幾何背景和含義,供教師和學(xué)習(xí)者參考,即便不講也可供閱讀.無論如何,抽象的概念、性質(zhì)能有直觀的幾何(圖示)解釋,對(duì)理解抽象枯燥的線性代數(shù)總是福音,所以幾何解釋算是本書的一個(gè)特色.但本書中只是嘗試性地引入幾例,一方面是有的幾何解釋本身也較復(fù)雜或占篇幅,另一原因則是囿于教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù),不允許過多地講解這類內(nèi)容.
6.著力引導(dǎo)本科學(xué)生的“應(yīng)用”意識(shí).現(xiàn)有的絕大部分線性代數(shù)教材幾乎都不提及實(shí)際應(yīng)用問題,全書從概念性質(zhì)來,再到新的概念性質(zhì)去,讀者往往覺得線性代數(shù)很抽象,甚至?xí)a(chǎn)生一種線性代數(shù)無用的誤解.在數(shù)學(xué)建模日益普及的今天,適當(dāng)討論一下線性代數(shù)的應(yīng)用,會(huì)使讀者覺得線性代數(shù)不僅僅只是理論數(shù)學(xué),更是應(yīng)用數(shù)學(xué),起碼是有用的,才能激其發(fā)學(xué)習(xí)興趣.所以我們不吝篇幅,在每一章中都給出了一些應(yīng)用實(shí)例,以期使讀者開闊視野,樹立線性代數(shù)的應(yīng)用意識(shí),我們的目的就已達(dá)到(即使是作為自學(xué)或拓展內(nèi)容來學(xué)習(xí)).至于是否選作教學(xué)內(nèi)容,還要取決于學(xué)時(shí)數(shù)的多寡.
7.為適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展對(duì)大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的要求,本書嘗試對(duì)部分內(nèi)容提供相應(yīng)的講解視頻,并附二維碼,讀者只需用手機(jī)掃描書中所附的二維碼,就可在手機(jī)上播放視頻演示內(nèi)容,期待能對(duì)讀者學(xué)習(xí)起到較好的輔助作用.
8. MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”的英文縮寫,本就是為矩陣?yán)碚摱臄?shù)學(xué)軟件,而今更是成為覆蓋幾乎所有學(xué)科的大型綜合性應(yīng)用軟件.在線性代數(shù)中引入MATLAB,可謂實(shí)至名歸,能起到較好的輔助學(xué)習(xí)效果,可供有條件的學(xué)校作簡單的教學(xué)實(shí)踐.
編者力圖使教材內(nèi)容編排合理,邏輯關(guān)系安排得當(dāng),語言通俗易懂,理論適當(dāng)降低難度,保留了部分具有長難證明過程的定理的證明,組織教學(xué)時(shí)可根據(jù)教學(xué)要求和專業(yè)特色靈活側(cè)重和取舍,或供讀者深入閱讀參考.對(duì)共性內(nèi)
目錄
序
前言
第1章線性方程組和矩陣
1.1線性方程組
1.1.1線性方程組的概念與實(shí)例
1.1.2高斯消元法和初等變換
1.2矩陣與向量
1.2.1矩陣與向量的概念和實(shí)例
1.2.2矩陣的初等變換
1.3矩陣與向量的基本運(yùn)算
1.3.1矩陣與向量的線性運(yùn)算
1.3.2矩陣的乘法
1.4方陣的逆矩陣
1.4.1方陣的逆矩陣的概念及性質(zhì)
1.4.2初等矩陣與初等變換
*1.5分塊矩陣
1.5.1分塊矩陣及其線性運(yùn)算
1.5.2分塊矩陣的乘法運(yùn)算和轉(zhuǎn)置運(yùn)算
1.5.3分塊對(duì)角矩陣
1.6應(yīng)用實(shí)例
1.6.1線性規(guī)劃模型的矩陣表示
1.6.2投入產(chǎn)出模型
1.6.3營養(yǎng)減肥食譜
1.7MATLAB實(shí)驗(yàn)1
1.7.1MATLAB簡介
1.7.2矩陣運(yùn)算
1.7.3MATLAB練習(xí)1
習(xí)題1
第2章方陣的行列式
2.1行列式的概念
2.1.1二階與三階行列式
2.1.2n階行列式
2.2行列式的性質(zhì)與計(jì)算
2.2.1行列式的展開與轉(zhuǎn)置行列式
2.2.2行列式的初等變換的性質(zhì)
2.2.3行列式的計(jì)算舉例
*2.2.4分塊矩陣的行列式的性質(zhì)
2.3行列式在矩陣和線性方程組中的
應(yīng)用
2.3.1克拉默(Cramer)法則
2.3.2伴隨矩陣與逆矩陣公式
2.3.3利用行列式計(jì)算矩陣的秩
2.4應(yīng)用實(shí)例
2.4.1矩陣密碼問題
2.4.2聯(lián)合收入問題
2.5MATLAB實(shí)驗(yàn)2
2.5.1符號(hào)運(yùn)算
2.5.2行列式的計(jì)算
2.5.3求解線性方程組
2.5.4MATLAB練習(xí)2
習(xí)題2
第3章線性方程組解的結(jié)構(gòu)
3.1向量組的線性相關(guān)性
3.1.1線性方程組的向量表示
3.1.2向量組線性相關(guān)與線性無關(guān)的
概念
3.1.3線性相關(guān)與線性無關(guān)的性質(zhì)
3.2向量組的秩
3.2.1向量組間的相互線性表示
3.2.2向量組的極大無關(guān)組與
向量組的秩
3.3向量空間
3.3.1向量空間的概念
3.3.2向量空間中向量的結(jié)構(gòu)化表示
3.3.3向量組的正交性與正交矩陣
3.4線性方程組解的結(jié)構(gòu)
3.4.1齊次線性方程組的解空間
3.4.2非齊次線性方程組解的結(jié)構(gòu)
3.5應(yīng)用實(shí)例
3.5.1化學(xué)反應(yīng)方程式的配平
3.5.2網(wǎng)絡(luò)流的管理
*3.6線性變換
3.6.1線性變換的概念
3.6.2基變換與坐標(biāo)變換
3.6.3線性變換的應(yīng)用
3.7MATLAB實(shí)驗(yàn)3
3.7.1MATLAB程序驅(qū)動(dòng)模式簡介
3.7.2程序文件使用實(shí)例
3.7.3MATLAB練習(xí)3
習(xí)題3
第4章相似矩陣及二次型
4.1方陣的特征值和特征向量
4.1.1相似矩陣
4.1.2特征值與特征向量
4.2方陣的對(duì)角化
4.2.1一般矩陣的對(duì)角化
4.2.2實(shí)對(duì)稱矩陣的對(duì)角化
*4.2.3矩陣的合同
4.3二次型的概念
4.4化二次型為標(biāo)準(zhǔn)形
4.4.1用正交變換化二次型為標(biāo)準(zhǔn)形
4.4.2用配方法和初等變換法化二次型
為標(biāo)準(zhǔn)形
4.4.3慣性定理
4.5正定二次型
4.6應(yīng)用實(shí)例
4.6.1線性微分方程組求解
4.6.2多元函數(shù)的極值問題
4.6.3二次曲面的化簡問題
4.6.4主成分分析法
4.7MATLAB實(shí)驗(yàn)4
4.7.1求矩陣的特征值和特征向量
4.7.2施密特正交化方法
4.7.3方陣的對(duì)角化問題
4.7.4用正交變換法化二次型為
標(biāo)準(zhǔn)形
4.7.5判斷矩陣的正定性
4.7.6MATLAB練習(xí)4
習(xí)題4
部分習(xí)題答案或提示
參考文獻(xiàn)