线性代数(1)
线性代数(1)
1000+ 人选课
更新日期:2026/04/01
开课平台学银在线
开课高校山东师范大学
开课教师-
学科专业理学数学类
开课时间2026/01/28 - 2026/07/28
课程周期26 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

这门课会讲什么?

许多实际问题可以线性化,而由于计算机的发展,线性化了的问题又可以计算出来,线性代数正是解决这些问题的有力工具。线性代数是理工类学科的基础,被广泛地应用在数学、理论物理、密码学及计算机图形学计算机辅助设计等学科中。本课程主要讲授线性方程组、矩阵理论、有限维线性空间及其线性变换、二次型、一元多项式理论、欧氏空间等内容。

代数是去掉不同对象的特殊性,而只考虑它们的运算所满足的共同性质,将其抽象为公理,构成一种代数结构。公理化的方法决定了代数学的抽象性。学习线性代数时大学生普遍困惑感觉困难的点在其抽象性。因此本课程注重知识工具发展的历史轨迹,从具体的背景问题引入向同学们讲授清楚为什么提出这些概念理论,怎么想到的。这样夯实基础,大家对抽象的数学概念理论能有具体扎实的认知理解。然后带领同学们将所学理论应用于多个学科,领略线性代数强大的工具性魅力。


你将收获什么?

在中小学所接触的初等代数,它的基本思想是用字母代替数字来进行运算和建立方程解方程等,它主要是对多项式及其解进行研究。在研究多元线性方程组的解的过程中,引入了行列式、矩阵等本门课程线性代数的核心概念理论。在研究高次代数方程的根式解的过程中,催生了置换、群等抽象代数中的概念工具,代数学在不断发展着。

物理学、数学等不同领域越来越多地涉及到一些研究对象,它们有着类似的运算性质。因此,人们考虑到不同对象,忽略掉它们非本质的不同信息,抽象归结出它们存在的共性作为运算律公理,作成某种代数结构,将它们统一的进行公理化研究,这是现代代数学研究的基本思路。公理化的方法也决定了代数学的抽象性和普适性的特点。


适合什么人学习?

线性代数在数学、物理学和计算机等学科中都有着重要应用。线性代数的理论和方法已经渗透到数学的许多分支,它在各代数分支中占居首要地位,同时它也是理论物理和理论化学所不可缺少的代数基础知识。许多非线性问题的处理譬如流形、微分几何等,最后往往转化为线性问题。各种实际问题大多数情况下可以线性化,而由于计算机的发展,线性化了的问题又可以被计算出来,线性代数正是解决这些问题的有力工具。线性代数的计算方法也是计算数学里一个很重要的内容。在计算机广泛应用的今天,计算机图形学、密码学、虚拟现实等无不以线性代数为其理论和算法的基础部分。

线性代数所体现的几何观念与代数方法间的联系,从具体概念抽象出来的公理化方法以及严谨的逻辑推证、巧妙的归纳综合等,对于强化人们的数学训练是非常有用的。


课程大纲

课程章节

  • 行列式
  • 矩阵
  • 向量空间与线性方程组
  • *线性空间
  • 欧氏空间(I)
  • 特征值与相似矩阵
  • 二次型
  • 扩展阅读

行列式

1.1 n阶行列式的定义

1.2 行列式的性质及应用

1.3 行列式的展开定理

1.4 克莱姆法则及其应用

1.5 应用: 行列式表示面积或体积

矩阵

2.1 矩阵及其运算

2.2 逆矩阵

2.3 分块矩阵

2.4 解线性方程组的高斯消元法

2.5 矩阵的初等变换

2.6 应用:信息编码

向量空间与线性方程组

3.1 数域F上的n维向量空间

3.2 向量组的线性相关性

3.3 向量组的秩

3.4 矩阵的秩

3.5 齐次线性方程组

3.6 非齐次线性方程组

3.7 应用

*线性空间

4.1 数域F上的线性空间

4.2 线性子空间

4.3 线性空间的同构

欧氏空间(I)

5.1 内积

5.2 标准正交基

5.3 施密特正交化

5.4 正交矩阵

5.5 *可逆矩阵的QR分解、正交补与直和分解

5.6 应用:最小二乘问题

特征值与相似矩阵

6.1 特征值与特征向量

6.2 相似矩阵

6.3 应用:特征值与特征向量的应用

二次型

7.1 二次型

7.2 二次型的标准形

7.3 惯性定理和二次型的规范形

7.4 实二次型的正定性

7.5 应用:主成分分析

扩展阅读

8.1 扩展阅读

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