《线性代数》针对高等院校非数学专业教学大纲与《全国硕士研究生入学统一考试数学考试大纲》对线性代数的要求,采用学生易于接受的方式,科学、系统地介绍了线性代数的理论及其应用。编写的主要思想是:在满足教学基本要求的前提下,适当降低理论推导的难度,注重解决问题的矩阵方法,突出MATLAB实现,全书共5章,主要讲解行列式、矩阵及其运算、线性方程组与向量、矩阵的特征值与特征向量、二次型,为适应信息化社会,我们在附录中给出了MATLAB简明教程与线性代数实验以供读者参考。
《线性代数》可作为理工类、经济类、管理类各专业的本科生教材,也可作为相关专业的参考用书。
大学数学是自然科学的基本语言,是用来探索现实世界物质运动机理的主要手段。目前,很多社会科学领域也引入了数学,比如经济、管理等专业,甚至文科专业也开设“文科高等数学”课程,以提升大学生的必备数学素养。大学数学是一门科学语言,现在已经变为高校各专业的通识教育,对于非数学专业的大学生而言,大学数学教育的意义不仅仅在于它是一种学习专业的工具,同时也能培养学生的理性思维品格和思辨能力,启迪学生的智慧,开发学生的创造力,其价值远非专业技术教育所能相提并论的,
随着高校的扩招,我国高等教育快速实现了从精英教育到大众化教育的过渡。同时也给我国高等教育带来了一系列的变换、问题和挑战,进人大众化教育以后,首当其冲受到影响的就是大学数学,对于一般本科院校而言,学生基础薄弱,加上传统大学数学教材重理论,轻实践,高雅,枯燥,使得学生难以接受,导致学生厌学,后继专业课难以开展等。另外,为了培养应用型人才,课程内容设置开始淡化理论推导,突出实践,大学数学课的课时也越来越少,比如线性代数、概率统计都压缩为36课时,高等数学则变为一学期,只开设72课时。另外,随着社会的发展,计算机越来越普及,所以我们只有借助数学软件的强大功能才能站得更高,走得更远,针对这种现象,我们尝试组织编写了系列大学数学公共课教材:
高等数学简明教程(72-90课时);
线性代数(36-54课时);
概率统计简明教程(36-54课时)。
为了突出特色,本套教材将以最少的课时讲解与专业有关的数学知识,以理工科通用数学软件MATLAB为基础增加计算机实现,辅助教学,同时,还要保证理论完整,逻辑严谨,妙趣横生,主要适用于普通高等院校课时较少的大学数学公共课,值得一提的是,我们在教材中穿插了历史上有杰出贡献的数学家的故事,从他们身上既可以领略数学家坚韧不拔地追求真理的人格魅力和科学精神,也可以体会形形色色的人生,从而给自己以启迪。一套教材构不成一门课,只有教师和学生在一起才能构成一门课,而教材只是支持这门课的信息资源,因此教师只有真正做到以学生为中心,处处为学生着想,充分发挥老师的指导作用,引导学生主动学习,让学生真正思考,才能把内容讲活,才能让学生终身受益,为此,老师要以“没有教不会的学生,只有不会教的老师”的高标准来严格要求自己,然而作为学生,绝不可以拿着这个理由作为挡箭牌,被动接受知识,要充分发挥主观能动性,要有“就是没有老师教,我照样考100分”的精神,
“线性代数”作为高等学校本科数学基础中的重要的必修课程,是中学代数的继续和提高,是进一步学习相关专业课的必备基础。基础课毕竟不是专业课,本着“服务专业,兼顾数学体系”的原则,本书不攀比难度,做到难度适当,深入浅出,举一反三,融会贯通,在编写过程中,我们博采百家之长,注重基本理论、概念、方法的叙述,坚持抽象概念形象化的原则,关注应用能力、解题能力的培养,读者只需有高等数学基础即可读懂本书。由于在每年考研中,数1、数2、数3的线性代数内容占到了20%左右,所以我们也参考了最新颁布的《全国硕士研究生入学统一考试数学考试大纲》的要求,力求教材的体系、内容既符合数学学科本科生的特点,又兼顾报考研究生的学生需求,书中很多题目直接采用了历年考研真题,例题可以加深读者对理论的理解,为此,我们配备了大量例题和习题,难度各异,以满足不同学生的需求,注意,本书介绍的例题和习题是按照读者了解行列式、矩阵等的运算规则,阐明思路,介绍方法来编写的,所以都非常简单,然而,在源于实际问题的数学模型中,情况就完全不同了,这时,仅用笔和纸的手工运算无疑太费时费力,而且几乎不可能实现,因此,把这些烦琐的计算用计算机和数学软件来完成已成为首选,国外近几年通用的线性代数教材都附有数学软件,借助数学软件MATLAB辅助教学也是本书特色之一。
全书共5章,分别为行列式、矩阵及其运算、线性方程组与向量、矩阵的特征值与特征向量、二次型。书末附录是主体内容外的选学部分。附录1、2分别给出MATLAB简明教程与线性代数实验以供读者参考并加深对正文的理解;附录3、4供读者课外阅读,以了解代数学发展历史,感受代数学家的个人魅力,探讨学习方法。
本书可作为理工类、经济类、管理类各专业的本科生教材,也可作为相关专业的参考月书。线性代数,一般每学期总学时为36。54学时,包括习题课,建议按第1到第5章的顺序分配学时如下:
(1)6+8+12+6+4=36学时;
(2)10+12+14+8+6=50学时,线性代数实验4学时。
以上建议仅供参考,任课老师可根据实际需要合理安排各章学时并选择教学重点,如果课时非常少,书中带*号的内容可供读者自学。当今社会,计算机非常普及,有条件的院校,可安排一定的上机课辅助教学,体会MATLAB的神奇。当然,学生也可利用个人电脑自学线性代数实验。
本书由天水师范学院数学与统计学院王三福、王丙参、何建伟共同编写,第1章及附录2、3、4由王丙参编写,第2、3、5章、附录l及参考答案由王三福编写,第4章由何建伟编写。我们经常在一起讨论、切磋写法,再经过反复讨论和修改后定稿,本书在编写过程中,得到了学院领导的大力支持,代数教研室的同事认真审阅了书稿,提出了宝贵的修改意见;得到了西南交通大学出版社有关各方和同仁的大力支持,特在此一并致以诚挚的谢意!
虽然我们希望编写出一本质量较高、适合当前教学实际需要的教材,但由于编者水平有限,书中难免存在不妥之处,恳切希望读者批评、指正,使本教材得以完善。
1 行列式
1.1 行列式定义
1.2 行列式的性质
1.3 行列式按行(列)展开
1.4 克莱姆法则
习题1
考研真题
2 矩阵及其运算
2.1 矩阵的概念
2.2 矩阵的基本运算
2.3 逆矩阵
2.4 矩阵的分块法
2.5 矩阵的初等变换
2.6 矩阵的秩
习题2
考研真题
3 线性方程组与向量
3.1 消元法
3.2 n维向量
3.3 向量组的线性关系
3.4 向量组的秩
3.5 线性方程组解的结构
3.6 向量空间
3.7 内积与正交矩阵
习题3
考研真题
4 矩阵的特征值
4.1 矩阵的特征值与特征向量
4.2 相似矩阵与矩阵对角化
4.3 实对称矩阵的对角化
习题4
考研真题
5 二次型
5.1 二次型及其标准形
5.2 化二次型为标准形
5.3 正定二次型
习题5
考研真题
部分习题解答
参考文献
附录1 MATLAB简明教程
附录2 线性代数实验
附录3 代数学简介
附录4 学习数学感悟