线性代数
线性代数
少于1000 人选课
更新日期:2025/05/22
开课平台学银在线
开课高校湖北大学
开课教师徐运阁付辉敬陈媛廖军李丽莎章舜哲
学科专业理学数学类
开课时间2022/03/24 - 2022/07/31
课程周期19 周
开课状态已结课
每周学时-
课程简介

你知道电子计算机断层扫描(CT)的数学原理吗? 知道游戏或动漫中的各种场景是如何设计的吗?全球定位系统、网页搜索算法、文本或图像相似度检测、图像信息伪装等的数学原理是什么?《线性代数》这门课程将带领你探索这些现代科技背后的数学原理,为你打开一扇通往机器学习、人工智能、计算机图形学、经济学等现代科技、经济领域的大门。

本课程将突破传统模块化的结构体系,以线性方程组与线性变换的矩阵表示为主线,讲述线性方程组、线性空间理论、线性变换与矩阵、行列式、、相似矩阵与相似对角化、二次型等理论。本课程有以下特点:

一、借助几何直观,将抽象内容可视化。我们对绝大多数重要概念、定理都辅以清晰的几何直观,帮助学生建立数学直觉,有助于他们理解那些抽象的数学概念,进而理解线性代数的本质。

二、动机主导,理清每个概念与定理产生的背景与动机。我们通过融入数学史揭示概念或定理产生的历史背景,或者深入剖析概念或定理产生的科学动机,让学生不仅“知其然”,还要“知其所以然”。

三、以更符合学生认知规律的体系展开内容。我们并没有像绝大多数线性代数教材那样按照“行列式、矩阵、线性方程组、特征值与特征向量、二次型、线性变换”模块化的体系编制教材,而是按照学生的认知规律,从线性方程组的代数角度、几何角度与线性变换角度着手,以线性变换及其矩阵表示为主线展开内容。 

四、适应新工科建设的时代需求。新工科建设对数学知识、方法、思维和能力提出了新的要求,对数学知识的交叉运用提出了更高的要求。我们重视融入反映工科专业实际问题的案例,重视数学文化的渗透, 将思政元素与专业知识有机融合,引导学生探索现代科技背后的数学应用原理,激发学生的学习兴趣。

课程大纲

第一章

  • 1.1 线性方程组的定义
  • 1.2 线性方程组的矩阵表示
  • 1.3 矩阵的初等变换
  • 1.4 线性方程组解的判定
  • 1.5 向量
  • 1.6 线性表示
  • 1.7 向量组的等价
  • 1.8 线性相关性的判定1
  • 1.9 线性相关性的性质2
  • 1.10 极大无关组
  • 1.11 向量组的秩
  • 1.12 矩阵的行秩与列秩
  • 1.13 基、维数与坐标
  • 1.14 齐次线性方程组解的结构
  • 1.15 非齐次线性方程组解的结构
  • 1.16 内积
  • 1.17 正交性
  • 1.18 最小二乘法

第二章

  • 2.1 线性变换
  • 2.2 线性变换的矩阵表示
  • 2.3 矩阵的运算
  • 2.4 行列式的定义
  • 2.5 排列
  • 2.6 行列式的等价刻画(上)
  • 2.7 行列式的等价刻画(下)
  • 2.8 行列式的展开定理
  • 2.9 降阶法
  • 2.10 可逆矩阵
  • 2.11 可逆矩阵的性质
  • 2.12 初等矩阵
  • 2.13 初等变换求逆
  • 2.14 Cramer法则
  • 2.15 矩阵的秩的刻画
  • 2.16 矩阵的秩的性质

第三章

  • 3.1 基变换
  • 3.2 相似矩阵
  • 3.3 特征值与特征向量的求法
  • 3.4 特征值与特征向量的性质
  • 3.5 相似对角化
  • 3.6 相似对角化的判定
  • 3.7 相似对角化的步骤
  • 3.8 正交变换
  • 3.9 正交矩阵
  • 3.10 实对称矩阵的对角化
  • 3.11 实对称矩阵的正交相似对角化

第四章

  • 4.1 实二次型
  • 4.2 实二次型的标准形
  • 4.3 实二次型的规范形
  • 4.4 正定二次型(1)
  • 4.5 正定二次型(2)
  • 4.6 正定二次型(3)