《線性代數(shù)與空間解析幾何》在內(nèi)容編排上將線性代數(shù)與空間解析幾何知識有機結(jié)合,在保持兩部分內(nèi)容完整的基礎上,加強了彼此之間的相互聯(lián)系和滲透;書中還介紹了MATLAB軟件在線性代數(shù)與空間解析幾何中的應用。在版式設計上,將紙質(zhì)內(nèi)容與網(wǎng)上數(shù)字化資源一體化設計,緊密配合,便于讀者的自主化學習。同時,《線性代數(shù)與空間解析幾何》還配備有學習指導書。
《線性代數(shù)與空間解析幾何》主要內(nèi)容包括行列式、空間解析幾何、線性方程組、矩陣、向量組和向量空間、方陣的特征值和特征向量、方陣的對角化、二次型、線性空間與線性變換、MATLAB簡介。每章節(jié)配置適量習題,書后附部分習題參考答案二維碼。
《線性代數(shù)與空間解析幾何》可作為高等學校非數(shù)學類專業(yè)本科生線性代數(shù)課程的教材,也可作為自學者學習線性代數(shù)知識的參考書。
線性代數(shù)是高等學校重要的公共數(shù)學基礎理論課程之一。本書是編者結(jié)合多年的教學研究和教學改革實踐,參照最新的本科數(shù)學基礎課程教學基本要求,吸收當前國內(nèi)外優(yōu)秀教材的經(jīng)驗編寫而成。本書具有以下特色:
1.本書編寫的理念是結(jié)構(gòu)嚴謹、邏輯清晰、簡明扼要、易教易學。按照這一原則,編者在該書的內(nèi)容處理上做了一些嘗試:
。1)由行列式盡早地給出矩陣的秩及線性方程組可解性判別定理,再作為此理論的應用來處理向量組理論。這樣,整個課程的教學過程更為流暢,消除了向量組理論的教學難點。
。2)多處刻意強調(diào)了高斯消元法。例如,用高斯消元法輕松自然地證明了克拉默法則,回避了較難的傳統(tǒng)證明。
。3)在內(nèi)容處理上,從等價分類的角度概述了矩陣的等價、復數(shù)域上方陣的相似、實對稱陣的合同。這樣,學生會對這三個內(nèi)容有一個整體的理解,而不僅僅是零散的知識點。
(4)給出了幾個傳統(tǒng)工科線性代數(shù)教材中一般不予給出的定理證明。這些定理的證明用的都是線性代數(shù)的基本理論,學生可以作為擴展閱讀部分看待,從中受益。
2.將線性代數(shù)與空間解析幾何的內(nèi)容有機結(jié)合:
本書在內(nèi)容上盡早安排空間解析幾何一章(第2章),在以后各章的線性代數(shù)內(nèi)容中不斷滲透空間解析幾何的內(nèi)容,使學生不但能看到線性代數(shù)概念的幾何背景,增強幾何直觀能力,也能運用線性代數(shù)的方法解決幾何問題。
3.將數(shù)學軟件MATLAB的學習和使用穿插在教學內(nèi)容中:
利用數(shù)學軟件MATLAB解決線性代數(shù)與空間解析幾何中的計算、圖形處理等問題,將抽象的線性代數(shù)概念與理論直觀化、實驗化、可視化。利用MATLAB的繪圖功能給出線性代數(shù)中許多概念的幾何意義,使學生更好地理解線性代數(shù)中的抽象概念;每一章最后一節(jié)的MATLAB在線性代數(shù)中的應用案例也可以幫助學生提高應用線性代數(shù)知識解決實際問題的能力。
4.立體化的教材資源配置,金書紙質(zhì)內(nèi)容與數(shù)字化資源一體化設計,緊密配合:
本書例題和習題豐富,書末附有部分習題參考答案。同時還編寫了《線性代數(shù)與空間解析幾何學習指導》一書,與本教材配套出版。配套的數(shù)字化資源包括課程介紹、教學大綱、電子教案、典型題解析、應用案例、MATLAB實驗、自測題及答案等板塊,便于學生自主學習。更多資源不斷更新中,使用資源過程中若有問題,可與我們聯(lián)系。
本書的1-7章是基本內(nèi)容,為工科類本科數(shù)學基礎課程教學基本要求及全國碩士研究生入學統(tǒng)一考試數(shù)學考試大綱有關部分規(guī)定的內(nèi)容,其余內(nèi)容可選學。本書作為哈爾濱工程大學線性代數(shù)與空間解析幾何課程的教材,共安排72學時,其中理論教學64學時,MATLAB軟件演示及上機實驗8學時。
本書由哈爾濱工程大學理學院工科數(shù)學教研部組織編寫,由范崇金、王鋒主編,王立剛、凌煥章為副主編,其中第1-8章由范崇金、王鋒編寫,第9章和前八章中每章的最后一節(jié)由王立剛編寫,本書的數(shù)字化資源由凌煥章完成。
哈爾濱工業(yè)大學理學院鄭寶東教授仔細審閱了全部書稿,提出了許多寶貴的意見。本書編寫過程中得到哈爾濱工程大學理學院廣大數(shù)學教師的支持,得到哈爾濱工程大學各級相關部門的支持,也得到高等教育出版社的大力支持,在此我們表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,書中難免有不妥之處,敬請廣大讀者批評指正。
前輔文
第1章 行列式
1.1 二階行列式和三階行列式
1.2 n階行列式
1.3 行列式的性質(zhì)
1.4 行列式按行(列)展開
1.5 克拉默法則
1.6 行列式的相關MATLAB應用
第2章 空間解析幾何與向量代數(shù)
2.1 空間直角坐標系
2.2 空間向量及其坐標化
2.3 向量的數(shù)量積和向量積
2.4 平面及其方程
2.5 空間直線及其方程
2.6 空間曲面及其方程
2.7 空間曲線及其方程
2.8 利用MATLAB繪制空間幾何圖像
第3章 線性方程組與矩陣
3.1 線性方程組與矩陣的對應
3.2 矩陣的秩與等價標準形
3.3 線性方程組可解性判別
3.4 矩陣的秩和行最簡形的相關MATLAB應用
第4章 矩陣
4.1 矩陣的運算
4.2 逆陣
4.3 初等矩陣
4.4 分塊矩陣的運算
4.5 矩陣運算的相關MATLAB應用
第5章 向量組的線性相關性
5.1 向量及其線性運算
5.2 向量組的線性相關性
5.3 向量組的秩
5.4 線性方程組解的結(jié)構(gòu)
5.5 向量空間與線性變換
5.6 向量線性運算的相關MATLAB應用
第6章 方陣的對角化
6.1 方陣的特征值與特征向量
6.2 方陣的相似與對角化
*6.3 若爾當標準形簡介
6.4 特征值問題的相關MATLAB應用
第7章 實對稱陣與二次型
7.1 向量的內(nèi)積
7.2 實對稱陣與二次型
7.3 二次型的標準形與慣性定理
7.4 正定二次型
7.5 二次型標準化的相關MATLAB應用
*第8章 線性空間與線性映射
8.1 線性空間的定義與基本性質(zhì)
8.2 線性空間的基與維數(shù)
8.3 線性空間的子空間
8.4 線性映射與線性變換
8.5 線性變換與矩陣的對應
8.6 歐氏空間
8.7 線性變換的相關MATLAB應用
第9章 MATLAB軟件基礎
9.1 MATLAB概況
9.2 變量與賦值
9.3 矩陣的結(jié)構(gòu)操作
9.4 MATLAB中常用的數(shù)學函數(shù)簡介
9.5 MATLAB圖形繪制介紹
9.6 MATLAB符號計算簡介
9.7 MATLAB程序文件(M文件)
部分習題參考答案