本书是以教育部工科类、经济管理类本科数学基础课程教学基本要求为依据而编写的通用教材。全书共分6章,包括行列式、矩阵及其运算、矩阵的初等变换与线性方程组、向量组的线性相关性与线性方程组的解的结构、相似矩阵及二次型、线性代数数学实验等。绝大部分节后配有基础习题,第1章到第5章每章后配有不同层次的复习题,以满足不同层次学生的需要,书末附有部分习题参考答案。
线性代数是我国高等院校非数学专业的重要基础课,也是我国硕士研究生入学考试统考课程内容之一,对学生今后专业课程学习和科学素养形成起着非常重要的作用,因此,线性代数的教学内容和改革一直都是数学工作者十分关心的问题。同时,由于各高校学生基础有差异,线性代数教材的内容有必要考虑课程的特点以及不同层次学生的水平。 我们根据多年的教学实践,以及一些专家的建议,编写了这本通俗易懂,适合不同层次读者的教材。 本书的编写主要考虑了以下方面:
1 将理论与实际应用有机结合本书重组教学内容,理顺线性代数的基本概念和基本内容,深入研讨线性代数的思想,注重吸收以往教材的精华,但又不拘泥于以往教材的内容和形式,淡化定理的推导,强调方法的训练,引入了大量应用例题,充分体现了线性代数与实际应用之间的联系。
2 将数学建模思想与教学内容有机结合教育部在高等教育“质量工程”中明确提出要加强实践性教学改革与人才培养模式的改革创新。为了培养高质量的实用型和创新型人才,在线性代数教材中就应该将线性代数理论与实际应用问题进行科学整合。本书强调通过数学建模思想,培养学生解决实际问题的意识和能力,从而达到提高教学质量,培养创新型人才的目标。
3 将例题和习题与不同层次学生的需求有机结合考虑到学生层次有所差异,对学习本课程的需求各不相同,我们在例题和习题的安排上兼顾不同层次,难易结合,既有基础练习,也有考研真题,这样,既有利于提高学生的学习兴趣,也方便教师根据学生的学习情况适当选择。
4 将数学实验与线性代数教学内容有机结合在计算机广泛使用的今天,线性代数课程应该注重与新的计算技术的结合。 现代的科学计算问题达到几百、几千的数量级,如果依然用手工计算来解决线性代数中的问题,根本无法把它推广到应用中去。所以,本书增加了线性代数数学实验,大大增强了线性代数的实用性。本教材共分6章。 第1章至第6章分别介绍了行列式、矩阵及其运算、矩阵的初等变换与线性方程组、向量的线性相关性与线性方程组的解的结构、相似矩阵及二次型、线性代数数学实验。 对于教材中部分证明内容和标了“*”号的章节,教学时可根据实际情况选用。参加本书编写的老师有郑绿洲、刘伟明、张金娥、甘露、明巍等。本书的编写参考了部分国内外优秀教材,在此,我们向有关作者表示诚挚的谢意。本书得到了湖北师范学院自编教材建设项目的资助,同时还得到了湖北师范学院数学与统计学院领导和老师们的关心与支持,在此一并致谢。限于作者的水平,本书难免存在缺点和错误,我们诚恳地希望读者批评指正。
前言
第1章行列式
1.1行列式的定义
1.1.1二阶与三阶行列式
1.1.2全排列及其逆序数
1.1.3n阶行列式的定义
习题1.1
1.2行列式的性质及展开定理
1.2.1行列式的性质
1.2.2行列式按行(列)展开定理
习题1.2
1.3克拉默法则
习题1.3
1.4*行列式的计算综合举例
习题1.4
1.5应用举例
1.5.1行列式在平面图形上的应用
1.5.2行列式在空间解析几何上的
应用
本章学习要点
复习题一
A组(基础测试题)
B组(考研试题选)
第2章矩阵及其运算
2.1矩阵的基本概念
2.2矩阵的基本运算
2.2.1矩阵的加法
2.2.2数与矩阵相乘
2.2.3矩阵的乘法
2.2.4矩阵的转置
2.2.5方阵的行列式
习题2.2
2.3逆矩阵
2.3.1逆矩阵的定义
2.3.2逆矩阵的运算规律
2.3.3逆矩阵的计算
习题2.3
2.4分块矩阵
2.4.1分块矩阵的定义
2.4.2分块矩阵的运算
习题2.4
2.5应用举例
2.5.1矩阵在交通问题上的应用
2.5.2矩阵在情报检索模型上的
应用
2.5.3可逆阵在保密编译码上的
应用
本章学习要点
复习题二
A组(基础测试题)
B组(考研试题选)
第3章矩阵的初等变换与线性方程组
3.1矩阵的初等变换与初等矩阵
3.1.1初等变换的定义及性质
3.1.2矩阵化为行阶梯形矩阵
3.1.3初等矩阵
3.1.4利用初等变换求逆矩阵
习题3.1
3.2矩阵的秩
3.2.1矩阵的秩的定义
3.2.2利用初等变换求矩阵的秩
3.2.3矩阵的秩的性质
习题3.2
3.3线性方程组的解
3.3.1线性方程组有解的条件
3.3.2求解线性方程组
习题3.3
3.4应用举例
本章学习要点
复习题三
A组(基础测试题)
B组(考研试题选)
第4章向量组的线性相关性与线性
方程组的解的结构
4.1向量组及其线性组合
4.1.1向量组及其线性组合的
概念
4.1.2向量由向量组线性表示
4.1.3向量组由向量组线性表示
习题4.1
4.2向量组的线性相关与线性无关
4.2.1线性相关与线性无关
4.2.2主要结论
习题4.2
4.3向量组的秩
4.3.1最大线性无关向量组与向量
组的秩
4.3.2矩阵的秩与向量组的秩的
关系
习题4.3
4.4线性方程组的解的结构
4.4.1线性方程组的解的性质
4.4.2基础解系与线性方程组
的解
习题4.4
4.5*向量空间
4.5.1向量空间的定义
4.5.2基变换与过渡矩阵
习题4.5
4.6应用举例
本章学习要点
复习题四
A组(基础测试题)
B组(考研试题选)
第5章相似矩阵及二次型
5.1向量的内积、长度及正交性
5.1.1相关概念
5.1.2规范正交基与施密特正交化
方法
5.1.3正交矩阵与正交变换
习题5.1
5.2方阵的特征值与特征向量
习题5.2
5.3矩阵的对角化
5.3.1相似矩阵与相似对角化
5.3.2对称矩阵
5.3.3对称矩阵的对角化
习题5.3
5.4二次型及其标准形
5.4.1二次型及其标准形的概念
5.4.2用正交变换化二次型为标
准形
5.4.3用配方法化二次型为标准形
习题5.4
5.5正定二次型
习题5.5
5.6应用举例
5.6.1矩阵相似对角化的应用
5.6.2二次型理论的应用
本章学习要点
复习题五
A组(基础测试题)
B组(考研试题选)
第6章*线性代数数学实验
6.1实验一矩阵的输入与特殊矩阵
的生成
6.1.1实验目的
6.1.2实验内容
6.1.3实验题目
6.2实验二矩阵代数的运算
6.2.1实验目的
6.2.2实验内容
6.2.3实验题目
6.3实验三求线性方程组的解
6.3.1实验目的
6.3.2实验内容
6.3.3实验题目
6.4实验四线性表示与最大线性
无关向量组
6.4.1实验目的
6.4.2实验内容
6.4.3实验题目
6.5实验五求矩阵的特征值与
特征向量
6.5.1实验目的
6.5.2实验内容
6.5.3实验题目
6.6实验六求正交变换及化二次型
为标准形
6.6.1实验目的
6.6.2实验内容
6.6.3实验题目
部分习题参考答案
参考文献