書根據(jù)《線性代數(shù)課程教學(xué)基本要求》,結(jié)合編者多年教學(xué)經(jīng)驗,以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為目的,充分吸收國內(nèi)外教學(xué)改革成果編寫而成。全書包括行列式、矩陣及運算、矩陣的初等變換與線性方程組、向量組的線性相關(guān)性、相似矩陣與二次型、應(yīng)用問題、數(shù)學(xué)實驗等內(nèi)容,每節(jié)均配有習(xí)題,每章配有總復(fù)習(xí)題,配套叢書線性代數(shù)及應(yīng)用學(xué)習(xí)指導(dǎo)與全解,包括每章知識點歸納、重難點解析、典型例題、課后習(xí)題詳解、考研真題解析、自測題。
適讀人群 :本書可作為高等院校各專業(yè)的教材,也可供相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考.
線性代數(shù)是高等院校理工、經(jīng)管等各專業(yè)的一門必修基礎(chǔ)課,是后續(xù)專業(yè)課程和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要理論基礎(chǔ),在自然科學(xué)、工程技術(shù)以及經(jīng)濟等領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用.本書的主要內(nèi)容有:行列式、矩陣、矩陣的初等變換與線性方程組、向量組的線性相關(guān)性、特征值和特征向量及矩陣的對角化、二次型、Matlab軟件在線性代數(shù)中的應(yīng)用等.為方便自學(xué)與復(fù)習(xí),從第一章到第六章都有內(nèi)容小結(jié),每節(jié)后面都配套有基本練習(xí)題,每章末配有總復(fù)習(xí)題,書末附有練習(xí)題答案.同時每章包含有線性代數(shù)的應(yīng)用知識及閱讀材料,能夠幫助學(xué)生擴大知識面.本書著眼于介紹線性代數(shù)的基本概念、基本原理、基本方法,突出基本思想和應(yīng)用背景,表述上從具體問題入手,由易到難,由具體到抽象,深入淺出,便于學(xué)生學(xué)習(xí)以及教師的教學(xué).本書的主要特點是:① 強化了理論的基本原理的介紹,弱化了其理論的具體推導(dǎo),更加注重其理論的應(yīng)用實踐;② 內(nèi)容安排中,不僅加強了線性代數(shù)應(yīng)用知識的介紹,同時也增加了Matlab軟件在線性代數(shù)中的介紹,即將復(fù)雜的計算公式應(yīng)用計算機技術(shù)進行了很方便的計算,從而使學(xué)生有更多的精力去理解定理的內(nèi)容,同時也可使理論教學(xué)與實驗教學(xué)、實踐訓(xùn)練結(jié)合密切,擺脫了數(shù)學(xué)理論教學(xué)與數(shù)學(xué)實驗教學(xué)分離的困境,教學(xué)效果更加顯著;③ 為了使概念更加清晰,書中提供了大量的示例以及豐富的習(xí)題,以加強讀者的理解并同時提高其應(yīng)用計算能力.本書結(jié)構(gòu)嚴謹,邏輯清晰,敘述清楚,說明到位,行文流暢,例題豐富,可讀性強,可作為高等院校各專業(yè)的教材,也可供相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員參考.
本書注重將線性代數(shù)的知識和實際相關(guān)應(yīng)用問題適當(dāng)結(jié)合,在保持傳統(tǒng)教材優(yōu)點的基礎(chǔ)上,對體系進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化.本書作者在多年從事線性代數(shù)教學(xué)及組織并輔導(dǎo)全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽的基礎(chǔ)上,編寫了本書,旨在為廣大讀者提供較系統(tǒng)的線性代數(shù)及應(yīng)用的教材.本書的主要內(nèi)容如下。第一章:從分析二階、三階行列式出發(fā),遞歸地定義n階行列式,由此導(dǎo)出求解一類特殊線性方程組的克拉默法則.第二章:先介紹產(chǎn)生矩陣的實際例子,再討論矩陣運算、逆矩陣、分塊矩陣等內(nèi)容,這一章敘述詳盡,學(xué)生應(yīng)該牢固掌握.第三章:先從線性方程組的消元法引出矩陣的初等變換,再介紹矩陣的秩的概念及性質(zhì),討論線性方程組有解的條件.第四章:以第三章為基礎(chǔ)討論向量組的線性相關(guān)性理論,再綜合前面的知識討論線性方程組解的結(jié)構(gòu),這樣第一章到第四章循序漸進,形成一個有機整體.第五章:先介紹向量的內(nèi)積、長度、正交性,然后從實例出發(fā)討論矩陣的特征值和特征向量,介紹矩陣可對角化的條件,重點討論實對稱矩陣可對角化,為第六章做好鋪墊.第六章:利用前面所學(xué)知識,較全面地討論了二次型化為標(biāo)準(zhǔn)型的三種方法及正定二次型的判定,重點討論用正交變換化二次型為標(biāo)準(zhǔn)型.第七章:介紹了Matlab軟件在線性代數(shù)中的應(yīng)用,包括如何運用Matlab軟件進行矩陣的基本運算、方程組求解、矩陣的初等變換及求解二次型問題.本書著眼于介紹線性代數(shù)的基本概念、基本原理、基本方法,突出基本思想和應(yīng)用背景,注意將數(shù)學(xué)建模的思想融入課程內(nèi)容.表述上從具體問題入手,由易到難,由具體到抽象,深入淺出,便于學(xué)生學(xué)習(xí)以及教師的教學(xué).本書由朱祥和任主編, 龍松、葉牡才任副主編,其中朱祥和編寫了第一章到第六章的內(nèi)容,龍松編寫了第七章內(nèi)容,葉牡才編寫全書的習(xí)題.參與編寫的還有徐彬、張丹丹、沈小芳、張文鋼、張秋穎、李春桃等,在此,對他們的工作表示感謝!在教材的編寫過程中,多次與華中科技大學(xué)齊歡教授、中國地質(zhì)大學(xué)謝興武教授、第二炮兵指揮學(xué)院閻國輝副教授進行了討論,他們提出了許多寶貴的意見,對本書的編寫與出版產(chǎn)生了十分積極的影響,在此表示由衷的感謝!本書在編寫過程中參考的相關(guān)書籍均列于書后的參考文獻中,在此也向有關(guān)作者表示感謝!最后,本書作者再次向所有支持和幫助過本書編寫和出版的單位和個人表示衷心的感謝.由于作者水平的限制,書中的錯誤和缺點在所難免,歡迎廣大讀者批評與指教.
編者
2016年4月
目錄
第一章行列式(1)
第一節(jié)二階與三階行列式(1)
一、 二元線性方程組與二階行列式(1)
二、 三階行列式(2)
習(xí)題1.1(4)
第二節(jié)n階行列式的定義(4)
一、 全排列及其逆序數(shù)(4)
二、 對換(5)
三、 n階行列式的定義(5)
四、 n階行列式定義的其他形式(8)
習(xí)題1.2(9)
第三節(jié)行列式的性質(zhì)(9)
習(xí)題1.3(15)
第四節(jié)行列式按行(列)展開(15)
習(xí)題1.4(21)
第五節(jié)克拉默法則(22)
習(xí)題1.5(24)
第六節(jié)應(yīng)用實例(25)
一、 用行列式表示面積或體積(25)
二、 克拉默法則在工程上的應(yīng)用(26)
內(nèi)容小結(jié)(27)
總復(fù)習(xí)題1(28)
第二章矩陣(34)
第一節(jié)矩陣的概念(34)
習(xí)題2.1(37)
第二節(jié)矩陣的運算(37)
一、 矩陣的加法(37)
二、 數(shù)與矩陣的乘法(38)
三、 矩陣與矩陣相乘(38)
四、 矩陣的轉(zhuǎn)置(41)
五、 方陣的行列式(43)
習(xí)題2.2(44)
第三節(jié)逆矩陣(45)
習(xí)題2.3(51)
第四節(jié)分塊矩陣(52)
一、 分塊矩陣(52)
二、 分塊矩陣的運算(53)
習(xí)題2.4(57)
第五節(jié)應(yīng)用實例(58)
一、 列昂惕夫投入產(chǎn)出模型(58)
二、 線性變換介紹(60)
三、 計算機圖形學(xué)中的應(yīng)用(62)
內(nèi)容小結(jié)(66)
總復(fù)習(xí)題2(67)
第三章矩陣的初等變換與線性方程組(70)
第一節(jié)矩陣的初等變換(70)
習(xí)題3.1(76)
第二節(jié)矩陣的秩(77)
習(xí)題3.2(81)
第三節(jié)線性方程組(82)
一、 非齊次線性方程組(82)
二、 齊次線性方程組(88)
習(xí)題3.3(89)
第四節(jié)應(yīng)用實例(90)
一、 構(gòu)造有營養(yǎng)的減肥食譜(90)
二、 交通流量問題(91)
三、 人口問題(93)
內(nèi)容小結(jié)(96)
總復(fù)習(xí)題3(97)
第四章向量組的線性相關(guān)性(99)
第一節(jié)n維向量及其線性運算(99)
習(xí)題4.1(100)
第二節(jié)向量組的線性相關(guān)性(101)
一、 向量組的線性組合(101)
二、 向量組的線性相關(guān)與線性無關(guān)(105)
習(xí)題4.2(109)
第三節(jié)向量組的秩(110)
習(xí)題4.3(115)
第四節(jié)向量空間的基、維數(shù)與坐標(biāo)(116)
習(xí)題4.4(122)
第五節(jié)線性方程組解的結(jié)構(gòu)(123)
一、 齊次線性方程組解的結(jié)構(gòu)(123)
二、 非齊次線性方程組(128)
習(xí)題4.5(130)
第六節(jié)應(yīng)用實例(131)
一、 最少的調(diào)味品的種類問題(131)
二、 差分方程中的應(yīng)用(133)
內(nèi)容小結(jié)(135)
總復(fù)習(xí)題4(137)
第五章特征值和特征向量矩陣對角化(142)
第一節(jié)向量的內(nèi)積、長度及正交性(142)
一、 向量的內(nèi)積(142)
二、 施密特正交化(144)
三、 正交矩陣(147)
習(xí)題5.1(148)
第二節(jié)特征值與特征向量(148)
一、 特征值與特征向量的基本概念(148)
二、 特征值與特征向量的性質(zhì)(152)
習(xí)題5.2(154)
第三節(jié)相似矩陣(155)
一、 相似矩陣的概念與性質(zhì)(155)
二、 方陣對角化(157)
習(xí)題5.3(160)
第四節(jié)實對稱矩陣的對角化(161)
一、 實對稱矩陣特征值的性質(zhì)(161)
二、 約當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)形簡介(165)
習(xí)題5.4(166)
第五節(jié)應(yīng)用實例(166)
一、 遞歸關(guān)系式的矩陣解法(166)
二、 環(huán)境保護與工業(yè)發(fā)展問題(168)
三、 復(fù)特征值(169)
內(nèi)容小結(jié)(172)
總復(fù)習(xí)題5(173)
第六章二次型(176)
第一節(jié)二次型及其矩陣表示(176)
一、 二次型的基本概念(176)
二、 線性變換(177)
三、 矩陣的合同(178)
習(xí)題6.1(179)
第二節(jié)二次型的標(biāo)準(zhǔn)形(179)
一、 正交變換法(180)
二、 配方法(181)
三、 初等變換法(183)
習(xí)題6.2(184)
第三節(jié)正定二次型(184)
一、 慣性定理與規(guī)范形(184)
二、 二次型的正定性(186)
習(xí)題6.3(190)
第四節(jié)應(yīng)用實例(191)
一、 二次曲面方程化標(biāo)準(zhǔn)形(191)
二、 基于二次型理論的最優(yōu)化問題(195)
內(nèi)容小結(jié)(198)
總復(fù)習(xí)題6(199)
第七章Matlab軟件在線性代數(shù)中的應(yīng)用(201)
第一節(jié)Matlab軟件介紹(201)
一、 Matlab概述(201)
二、 數(shù)組(向量)(201)
三、 常量、變量、函數(shù)(204)
四、 繪圖函數(shù)(205)
五、 符號運算(205)
六、 命令環(huán)境與數(shù)據(jù)顯示(206)
七、 程序設(shè)計(208)
第二節(jié)矩陣的生成(210)
一、 數(shù)值矩陣的生成(210)
二、 特殊矩陣的生成(211)
三、 符號矩陣的生成(211)
第三節(jié)矩陣的運算(212)
一、 算術(shù)運算(212)
二、 Matlab的陣列運算(215)
三、 矩陣的其他運算(217)
第四節(jié)線性方程組求解(220)
一、 求線性方程組的唯一解或特解(第一類問題)(220)
二、 求線性齊次方程組的通解(221)
三、 求非齊次線性方程組的通解(222)
第五節(jié)矩陣的初等變換及二次型(224)
一、 矩陣和向量組的秩以及向量組的線性相關(guān)性(224)
二、 求行階梯矩陣及向量組的基(225)
三、 特征值與特征向量的求法(226)
四、 正交基(228)
五、 正定矩陣(230)
六、 特征值求根(231)
七、 矩陣的對角化(232)
八、 二次型(234)
總復(fù)習(xí)題7(235)
課后習(xí)題答案(237)
參考文獻(251)