矩陣是利用數(shù)學(xué)解決實際問題的有效工具。當(dāng)今,科技發(fā)展突飛猛進,所有科技領(lǐng)域都在邁向現(xiàn)代化,而現(xiàn)代化的標(biāo)志是數(shù)字化,數(shù)字化意味著所涉及的問題都要通過數(shù)學(xué)模型變?yōu)閿?shù)據(jù),利用計算機進行分析運算,然后返回結(jié)果,變?yōu)榉桨富騽幼,以至得到產(chǎn)品。但計算機只能處理離散問題,不能處理連續(xù)問題,所以無論什么數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù),都需進行離散化才能交給計算機,或者再直接一點說,都需把問題轉(zhuǎn)化為數(shù)字矩陣或處理矩陣的方法才可被計算機使用,矩陣的重要性可見一斑。現(xiàn)在,全世界最著名的計算軟件之一的Matlab軟件,其名稱寫全便是MATrix LABoratory,即矩陣實驗室,直言其所有的內(nèi)容都是在處理矩陣,也可看出矩陣在計算領(lǐng)域的地位。
除了數(shù)學(xué)文化對人類文化的貢獻和數(shù)學(xué)在創(chuàng)新理念方面的影響這些更深層次的作用,數(shù)學(xué)具有方法訓(xùn)練和實際應(yīng)用兩個直接的功能。所以,正如不可將所有大學(xué)變?yōu)榧夹6總魇诩夹g(shù)一樣,大學(xué)的數(shù)學(xué)課程也必須同時兼顧數(shù)學(xué)的兩個直接的功能,而不能一切為了應(yīng)用,以應(yīng)用為標(biāo)準(zhǔn),什么有用就教什么,什么“沒用”就跳過什么,不然,必將使培養(yǎng)的學(xué)生喪失創(chuàng)新的意向、知識與能力。一百多年前,美國一個物理學(xué)家說:不要老說應(yīng)用,不然會退化成中國人,中國在千百年前就發(fā)明了火藥,但他們不去研究火藥為什么會爆炸,而是只關(guān)注應(yīng)用,以致喪失了在物理甚至化學(xué)方面有建樹的可能性,以致我們現(xiàn)在不得不稱他們?yōu)橐靶U人。這話現(xiàn)在聽來,都令人血涌。
鑒于這些想法,本書同時關(guān)注矩陣論的應(yīng)用和講述內(nèi)容的過程中數(shù)學(xué)方法的傳授,遵循的原則是:矩陣論的基本內(nèi)容要講,推理方法要展現(xiàn),推理過程和邏輯關(guān)系要交代,計算和應(yīng)用步驟要明確介紹,細節(jié)需關(guān)注,不可不好講了就說顯然、易知,對于自己不懂和牽涉太多的知識,哪怕指出出處讓有興趣的讀者追尋,也不可藏和躲。
此外,可能有大量工科學(xué)生使用本書,因此需在編寫時考慮工科學(xué)生學(xué)習(xí)矩陣論的目的和特點。
出于這些原因,編寫本書的具體方式如下:
。1)選材方面,選取應(yīng)用性較強的內(nèi)容,沒有選取深難的內(nèi)容,如矩陣的因子分解。我們雖然強調(diào)同時關(guān)注訓(xùn)練和實際應(yīng)用,但沒有跡象表明,對于非前沿數(shù)學(xué)分支,應(yīng)用性強的內(nèi)容在方法訓(xùn)練方面的作用一定弱于應(yīng)用性弱的內(nèi)容,故做如是選取。
f21除了緒論中的內(nèi)容,所有部分都盡可能呈現(xiàn)邏輯關(guān)系與詳細的論證,以及結(jié)果的應(yīng)用步驟,前者為培養(yǎng)和訓(xùn)練思維能力,后者為提供切實可行的應(yīng)用方法。
。3)對于推理和論證過程中出現(xiàn)的處理手段,給出一定數(shù)量盼解釋,盡量挖掘來龍去脈,以幫助提高學(xué)生的聯(lián)想能力。
感謝浙江省重點學(xué)科應(yīng)用數(shù)學(xué)和浙江工業(yè)大學(xué)提供資助,感謝科學(xué)出版社編輯石悅、胡海霞的大力幫助。本書內(nèi)容曾為浙江工業(yè)大學(xué)理學(xué)院、機械學(xué)院12屆學(xué)生講授,研究生石智慧、宋叢威、梁靜、馮成樣、胡新琰、殷燕妮、汪雪芬、柴金良、康瑞芳提出過寶貴的意見,柴金良還在編輯書稿的過程中出現(xiàn)技術(shù)問題時提供了關(guān)鍵的幫助,浙江工業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)系朱海燕教授在任課過程中發(fā)現(xiàn)本書草稿中的重大錯誤并提出多處改進意見,在此一并感謝。由于作者水平有限,難免有疏漏之處,迫切希望讀者批評指正。
編者
2016年3月3日