线性代数-第17期国家级一流线上课程(2025-02-16)
线性代数-第17期国家级一流线上课程(2025-02-16)
2万+ 人选课
更新日期:2025/11/01
开课平台学银在线
开课高校华侨大学
开课教师谢小贤黄哲煌李鸿萍王敏雄林增强庄清渠
学科专业理学数学类
开课时间2025/07/18 - 2026/02/18
课程周期31 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介

这门课会讲什么?


《线性代数》主要研究线性关系,是理、工、金融等诸学科的一门重要的基础理论课程,是很多后续课程的基础,并具有广泛的应用前景,可以将理论、计算和应用融合在一起,为各个学科领域提供通用的分析问题与解决问题的方法.

本课程特色

1.以线性方程组为主线,简单易懂,自然引入后续概念。从二元和三元线性方程组的消元法出发,引入最重要的工具——矩阵的初等变换和矩阵的秩,去抽象,由浅入深,讲授线性方程组的消元法、矩阵的初等变换、线性方程组的解的判定定理、矩阵及其运算、行列式、向量组的线性相关性、矩阵的相似对角化和二次型、简单实际应用问题的转化等。

2. 课程视频主题明确,短小精悍。

每个视频一个知识点、一种解法、一类证明、一题多解、应用案例、总结对比或综合计算,可支持“哪里不懂点哪里”。还可通过案例导入了解课程后续应用。整个课程直观、生动,更易接受。

课程主题讨论包含计算、应用、拓展阅读等细节,有助于深刻理解概念,夯实计算过程及其应用范围。


3.课程内容安排

第一章:以解线性方程组为主线,重点保持解线性方程组过程中“解”不变!(可承接初高中知识) 

第二章:以计算行列式为主线,重点保持计算过程“数”不变! 

第三章:以矩阵乘法和矩阵的初等变换为主线,建立第一、二、三章的关联; 

第四章:以向量组的线性相关性为主线,讨论最大无关组,线性方程组解的结构,向量空间;

第五章:以特征值和特征向量为主线,讨论方阵相似对角化的判定条件、计算和应用;

第六章:以二次型的标准形为主线,讨论合同矩阵的计算、化标准形的方法、二次型的不定性.

注:较为抽象的计算或证明有标注,作为自由选学内容或辅修内容。


4.课程荣誉

(1)第二批国家级一流线上课程

(2)福建省精品在线开放课程

(3)福建省首批一流线上课程

(4)福建省线上线下混合式一流课程

(5)华侨大学精品在线开放课程

(6)华侨大学百门优质课程


5. 常见问题:

同学们在学习过程中有任何建议或疑问,可以通过学银在线 MOOC学生提问讨论区,

或者学习通APP班级群,反馈给我们,我们将不断调整完善,以帮助同学们更加顺利地开展学习。


Q1:矩阵与行列式的联系与区别?

A1:可参考综合视频 3.10.

       这个问题 解决了,可以事半功倍哦~~~~~


Q2:化行阶梯形矩阵,化行最简形矩阵,化标准形矩阵与解线性方程组的关系?

A2:化行阶梯形矩阵的过程相当于解线性方程组的消元过程,使用初等行变换;

       化行最简形矩阵的过程相当于解线性方程组的消元过程和回代过程,使用初等行变换;

       化标准形矩阵的过程与解线性方程组无关,可以使用初等行变换和初等列变换;

       可参考视频 1.3.3,  1.3.4,   1.3.6 


       另注 这三种解题过程都可以用来讨论计算矩阵的秩,可参考视频 1.3.7

      

      重点是:何时化简至行阶梯形?何时化简至行最简形?何时化简至标准形?


Q3:关于含参数的线性方程组的解的情况,应如何讨论参数的取值范围?

A3:常用的方法有两种,可参考视频 1.4.3,视频 2.7.2,  2.7.3

       重点是:从哪里入手??? 还需 不重不漏地讨论参数的各种取值情形!!


Q4:如何利用行列式的性质及分块矩阵思想计算抽象行列式?

A4:可参考综合视频 3.11.

        这个思想会一直用到第四章向量组。。。


Q5:求逆矩阵的计算方法有哪些?

A5:求逆矩阵的计算方法有5种,可参考视频 3.9.1,  3.9.2, 3.9.3,   3.9.4,   3.12.3

       可以比较各种方法的优劣及其适用范围!!!对比学习!!


Q6:解矩阵方程的方法有哪些?

A6:常用的方法有两种,可参考视频 3.9.6,   3.12.4

       需特别注意:可逆矩阵的位置!!!左乘或右乘 是不一样哦~~~~~~


Q7:找可逆矩阵,使实对称矩阵相似对角化,或找正交矩阵,使实对称矩阵相似对角化,

       这两个过程一样吗?

A7:不一样。因为正交矩阵一定是可逆矩阵,但反之不成立。可参考视频 5.3.3,   视频 5.4.2

      特别地,找正交矩阵  使实对称矩阵相似对角化,

     这一过程和第六章 用正交变换法(正交矩阵法)使实对称矩阵合同对角化,有关系哦~~~


Q8:把二次型化为标准形,有几种方法?

A8:有3中方法,可参考视频 6.3.1,  6.3.2,  6.3.3

       注意它们的联系与区别:比如标准形是否唯一,或正、负惯性指数的关系,或标准形的系数的含义等多方面进行考察!



你将收获什么?

1. 了解线性代数的起源、理论发展及基本应用,了解线性代数的基本概念和思想,具备基本代数素养;

2.  掌握线性代数的基本要求、基本思想、基本理论和基本计算方法;

3. 了解线性代数在后续课程中的应用;

4.  学会应用线性代数分析问题,对简单的实际问题进行转化



适合什么人学习?

1. 具有加法和乘法等基本知识,对数学感兴趣的人群;

2. 学习先修课程的人群;

3. 考研复习的人群;

4. 需要预习、复习或答疑解惑的在校学生.

课程介绍

常见问题

3同学们在学习过程中有任何建议或疑问,可以通过学银在线学生提问讨论区,或者学习通APP班级群,反馈给我们,我们将不断调整完善,以帮助同学们更加顺利地开展学习。

Q1:矩阵与行列式的联系与区别?

A1:可参考综合视频 3.10.

       这个问题 解决了,可以事半功倍哦~~~~~


Q2:化行阶梯形矩阵,化行最简形矩阵,化标准形矩阵与解线性方程组的关系?

A2:化行阶梯形矩阵的过程相当于解线性方程组的消元过程,使用初等行变换;

       化行最简形矩阵的过程相当于解线性方程组的消元过程和回代过程,使用初等行变换;

       化标准形矩阵的过程与解线性方程组无关,可以使用初等行变换和初等列变换;

       可参考视频 1.3.3,  1.3.4,   1.3.6 

   

       另注 这三种解题过程都可以用来讨论计算矩阵的秩,可参考视频 1.3.7

       重点难点是:何时化简至行阶梯形?何时化简至行最简形?何时化简至标准形?


Q3:关于含参数的线性方程组的解的情况,应如何讨论参数的取值范围?

A3:常用的方法有两种,可参考视频 1.4.3,视频 2.7.2,  2.7.3

       重点是:从哪里入手??? 还需 不重不漏地讨论参数的各种取值情形!


Q4:如何利用行列式的性质及分块矩阵思想计算抽象行列式?

A4:可参考综合视频 3.11.       这个思想会一直用到第四章向量组。。。


Q5:求逆矩阵的计算方法有哪些?

A5:求逆矩阵的计算方法有5种,可参考视频 3.9.1,  3.9.2, 3.9.3,   3.9.4,   3.12.3

       可以比较各种方法的优劣及其适用范围!!!对比学习!!

Q6:解矩阵方程的方法有哪些?

A6:常用的方法有两种,可参考视频 3.9.6,   3.12.4

       需特别注意:可逆矩阵的位置!!!左乘或右乘 是不一样哦~~~~~~


Q7:找可逆矩阵,使实对称矩阵相似对角化,或找正交矩阵,使实对称矩阵相似对角化,

       这两个过程一样吗?

A7:不一样。因为正交矩阵一定是可逆矩阵,但反之不成立。可参考视频 5.3.3,   视频 5.4.2

     

      特别地,找正交矩阵  使实对称矩阵相似对角化,

      这一过程和第六章 用正交变换法(正交矩阵法)使实对称矩阵合同对角化,有关系哦~~~


Q8:把二次型化为标准形,有几种方法?

A8:有3中方法,可参考视频 6.3.1,  6.3.2,  6.3.3

        注意它们的联系与区别:比如标准形是否唯一,或正、负惯性指数的关系,或标准形的系数的含义等多方面进行考察!

课程大纲

课程章节

  • 第0章 课程简介
  • 第一章 线性方程组与矩阵
  • 第二章 行列式
  • 第三章 矩阵及其应用
  • 第四章 向量空间
  • 第五章 相似矩阵(供3学分选修)
  • 第六章 二次型(供3学分选修)
  • 第七章 应用专题——拓展(供兴趣学习)

第0章 课程简介

0.1 教学大纲

试读

0.2 课程设计

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0.3 课程绪论

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0.4 课程登入

试读

0.5 数学辅导答疑时间和地点

试读

第一章 线性方程组与矩阵

1.0 导入——交通流量模型

试读

1.1 线性方程组的概念和几何意义

试读

1.2 线性方程组的消元法和初等变换

试读

1.3 矩阵的概念和初等变换

试读

1.4 线性方程组的解的判定定理

试读

1.5 习题专题1—chap1(供兴趣参考)

试读

第2周 重点难点与讨论

试读

第二章 行列式

2.1 二阶和三阶行列式

试读

2.2 全排列和对换

试读

2.3 n 阶行列式

试读

2.4 行列式的性质

试读

2.5 行列式的展开定理

试读

2.6 行列式的计算5——综合计算

试读

2.7 Cramer法则及其应用

试读

2.8 习题专题2—chap2(供兴趣参考)

试读

第5周 学习重点与讨论

试读

第二章 重点难点

试读

第三章 矩阵及其应用

3.0 导入-信息加密解密

试读

3.1 矩阵的加法和数乘运算

试读

3.2 矩阵的乘法运算

试读

3.3 方阵的幂运算

试读

3.4 矩阵的转置运算

试读

3.5 矩阵的共轭运算

试读

第6周 学习重点与讨论

试读

3.6 矩阵的分块运算

试读

3.7 方阵的行列式

试读

3.8 逆矩阵

试读

3.9 逆矩阵的计算

试读

3.10 矩阵与行列式的运算比对——综合

试读

3.11 方阵行列式的计算——综合(抽象)

试读

3.12 初等矩阵与初等变换

试读

3.13 矩阵的秩

试读

3.14 习题专题3—chap3(供兴趣参考)

试读

第三章 重点 难点

试读

第10周 学习重点与讨论

试读

第四章 向量空间

4.0 案例导入

试读

4.1 向量组的线性表示

试读

4.2 向量组的线性相关性

试读

4.3 向量组的最大无关组

试读

4.4 线性方程组 解的结构

试读

4.5 向量空间

试读

4.6 线性空间简介

试读

4.7 chap4 习题(供兴趣参考)

试读

第四章 重点 难点

试读

4.8 chap1-chap4 复习串讲

试读

第五章 相似矩阵(供3学分选修)

5.0 案例导入

试读

5.1 欧氏空间

试读

5.2 特征值和特征向量

试读

5.3 相似矩阵

试读

5.4 实对称矩阵的相似对角化

试读

5.5 习题专题5—chap5(供兴趣参考)

试读

第五章 重点 难点

试读

第16周 第五章 测验

试读

第六章 二次型(供3学分选修)

6.1 二次型及其矩阵表示

试读

6.2 矩阵的合同对角化

试读

6.3 化标准形

试读

6.4 正定二次型

试读

6.5二次曲面

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6.6 习题专题6—chap6(供兴趣参考)

试读

第六章 重点 难点

试读

第17周 第六章 测验

试读

第七章 应用专题——拓展(供兴趣学习)

7.1 软件Matlab与线性代数

试读

7.2 图像置乱技术

试读

7.3 数字水印

试读

7.4 病态矩阵

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7.5 中国剩余定理

试读