定 價(jià):45 元
叢書(shū)名:“十三五”國(guó)家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目 名校名家基礎(chǔ)學(xué)科系列
- 作者:肖占魁 黃華林 林增強(qiáng)
- 出版時(shí)間:2021/7/1
- ISBN:9787111676348
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類(lèi):O151
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開(kāi)本:16開(kāi)
本書(shū)是在一流課程建設(shè)背景下為高等學(xué)校公共數(shù)學(xué)課編寫(xiě)的線(xiàn)性代數(shù)教材.全書(shū)突出實(shí)用和有趣兩大特色:數(shù)學(xué)應(yīng)用與數(shù)學(xué)理論以一種相互依存、交替推進(jìn)的方式展現(xiàn);同時(shí),通過(guò)大量的圖片、游戲等內(nèi)容增加趣味性.
本書(shū)主要內(nèi)容包括矩陣、矩陣的行列式、線(xiàn)性方程組與向量空間、矩陣的相似分類(lèi)與可對(duì)角化、二次型與矩陣的合同分類(lèi).具體內(nèi)容的敘述遵循從實(shí)例到理論再回到實(shí)踐的模型化原則,注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力,特別是代數(shù)學(xué)中的分類(lèi)、分解思想.交互式的書(shū)寫(xiě)語(yǔ)氣以及數(shù)學(xué)模型化的敘述方式使得本書(shū)適合用來(lái)開(kāi)展翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué).
本書(shū)適于理工科、經(jīng)管類(lèi)等各專(zhuān)業(yè)作為公共數(shù)學(xué)課的教材,也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)師生及科技人員的參考書(shū).
對(duì)于非數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),一本公共數(shù)學(xué)課教材的哪些特點(diǎn)是他們特別看重的呢?多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)告訴我們答案是實(shí)用性和新穎性.一本公共數(shù)學(xué)課教材有沒(méi)有用,是否有趣在很大程度上決定了這本書(shū)的命運(yùn):在大學(xué)畢業(yè)季,它是被帶走,還是流向跳蚤市場(chǎng).于是,我們編寫(xiě)本書(shū)的目標(biāo)或者說(shuō)動(dòng)力就是希望做一本被帶走的公共數(shù)學(xué)課教材.
為了實(shí)現(xiàn)被帶走的目標(biāo),我們?cè)诰帉?xiě)本書(shū)時(shí)考慮了以下幾個(gè)方面:
,突出以數(shù)據(jù)科學(xué)和經(jīng)濟(jì)模型為主的應(yīng)用內(nèi)容.毋庸置疑,我們已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化的時(shí)代.一方面,5G、二維碼、大數(shù)據(jù)、人工智能等事物或名詞緊緊包圍著我們;另一方面,作為具有經(jīng)濟(jì)行為的人類(lèi),其實(shí)本身就已經(jīng)被視為經(jīng)濟(jì)要素之一.這些構(gòu)成了我們選擇應(yīng)用內(nèi)容的初衷.要緊的是,應(yīng)用內(nèi)容在本書(shū)中與數(shù)學(xué)理論是一種相互依存、交替推進(jìn)的關(guān)系,而不是某種程度上的補(bǔ)充或附屬.當(dāng)一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題出現(xiàn)時(shí),它通常需要我們發(fā)明某種數(shù)學(xué)工具來(lái)處理,而建造出來(lái)的數(shù)學(xué)工具不僅能夠處理該問(wèn)題,也許有更多用途,甚至是意想不到的妙用.例如,當(dāng)我們需要存儲(chǔ)一張圖片時(shí),這張圖片被視為一個(gè)包含了顏色信息的數(shù)字矩陣,通常這個(gè)數(shù)字矩陣是非常大的.為了節(jié)省存儲(chǔ)空間,我們把這個(gè)數(shù)字矩陣拆分成一些特殊的較小的矩陣,即這個(gè)數(shù)字矩陣可以由一些特殊的較小的矩陣通過(guò)代數(shù)運(yùn)算獲得.當(dāng)這里涉及的代數(shù)運(yùn)算容易被計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)時(shí),我們只需存儲(chǔ)那些特殊的較小的矩陣就可以了,從而達(dá)到節(jié)省存儲(chǔ)空間的目的.更令人興奮的是,這個(gè)過(guò)程中獲得的矩陣分解理論可以運(yùn)用于人工智能領(lǐng)域的圖像識(shí)別,例如二維碼的識(shí)別以及人臉識(shí)別等.
第二,通過(guò)大量的圖片、游戲等內(nèi)容增加本書(shū)的趣味性.盡管我們是按照實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向的數(shù)學(xué)模型思路來(lái)安排本書(shū)內(nèi)容的,但是對(duì)于許多非數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)(甚至數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè))的學(xué)生來(lái)說(shuō),他們是懼怕抽象數(shù)學(xué)理論、懼怕嚴(yán)密復(fù)雜的論證過(guò)程的.因此,在堅(jiān)持實(shí)用導(dǎo)向的前提下,我們?cè)诒緯?shū)中大量地使用圖片,安排了許多游戲內(nèi)容,甚至專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一些漫畫(huà)等.所有這一切是因?yàn)槲覀兿Mx者能在快樂(lè)的狀態(tài)下完成學(xué)習(xí)任務(wù),能切身體會(huì)到美的事物和真的道理往往是相伴而生的.
第三,用數(shù)學(xué)的思想和體系構(gòu)建本書(shū).作為一本數(shù)學(xué)書(shū),我們還是要求一定程度的嬌傲和格調(diào)的.閱讀本書(shū)的讀者通常都不同程度地掌握了線(xiàn)性方程組的相關(guān)知識(shí),所以選擇以線(xiàn)性方程組作為線(xiàn)性代數(shù)類(lèi)課程的開(kāi)頭是比較自然的.然而,一位前輩曾說(shuō)過(guò),如果要用一個(gè)詞來(lái)代表過(guò)去一百年間代數(shù)學(xué)的發(fā)展,那么矩陣是好的選擇,我們深以為然,所以本書(shū)以矩陣貫穿始終.另外,代數(shù)學(xué)以研究代數(shù)對(duì)象的結(jié)構(gòu)理論為目標(biāo),而代數(shù)對(duì)象的結(jié)構(gòu)理論又涉及分類(lèi)和分解兩類(lèi)具體目標(biāo).所以,讀者很快會(huì)發(fā)現(xiàn)本書(shū)圍繞矩陣這一代數(shù)對(duì)象的相抵、相似、合同三種分類(lèi)來(lái)展開(kāi),而在細(xì)節(jié)處又時(shí)時(shí)強(qiáng)調(diào)矩陣的各種分解理論.我們秉持一個(gè)信念,那就是非數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生可以不完全掌握數(shù)學(xué)的理論細(xì)節(jié),但必須領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)的體系和思想.
第四,采用交互式語(yǔ)氣書(shū)寫(xiě),讓本書(shū)更適合自學(xué).我們堅(jiān)信一本好的數(shù)學(xué)書(shū)應(yīng)該適合讀者自學(xué),因?yàn)橛跓o(wú)聲處體會(huì)數(shù)學(xué)的美妙是一件令人極愉悅的事.這一信念促使我們?cè)诒緯?shū)的編寫(xiě)過(guò)程中采用了交互式的語(yǔ)氣,讀者在閱讀過(guò)程中就像與編者進(jìn)行朋友間的交談一般,思想得到自然的舒展.
第五,把教學(xué)法融入本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中.也許我們都熟悉的老師手舞足蹈地講解、學(xué)生一臉茫然的數(shù)學(xué)課堂狀態(tài)仍然存在,但是,以學(xué)生為中心,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與度和認(rèn)知過(guò)程的新教學(xué)法正在逐步落地.聆聽(tīng)先賢之言,子曰:不憤不啟,不悱不發(fā).所以,在本書(shū)中我們?cè)噲D通過(guò)實(shí)用性和趣味性來(lái)喚起讀者的求知興趣,完成啟發(fā).此外,關(guān)于學(xué)習(xí)的認(rèn)知過(guò)程和遷移能力我們還做了這樣一些考慮:首先是把公共數(shù)學(xué)課看成整個(gè)學(xué)習(xí)生涯的一個(gè)過(guò)程,我們需要了解它與中學(xué)知識(shí)的銜接、與大學(xué)階段其他科目的聯(lián)系,以及在未來(lái)的可能發(fā)展,讓線(xiàn)性代數(shù)成為整個(gè)兼容系統(tǒng)的一部分.其次,我們把學(xué)習(xí)過(guò)程看成一個(gè)有輸入和輸出的生態(tài)系統(tǒng),在教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了想一想和動(dòng)動(dòng)手等內(nèi)容,有節(jié)奏地強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的及時(shí)輸出和反饋.后,我們把每一節(jié)的習(xí)題設(shè)計(jì)為兩個(gè)層次,基本知識(shí)要點(diǎn)層次和提高與應(yīng)用層次,幫助不同層次的讀者把學(xué)習(xí)效果化.
我們期望使用本書(shū)進(jìn)行教學(xué)的同行,使用本書(shū)學(xué)習(xí)的學(xué)生,還有以本書(shū)為參考書(shū)的讀者能感受到我們編寫(xiě)本書(shū)的意圖和所做出的努力.總之,我們努力完成的就是這樣一本在快樂(lè)的心情中為著應(yīng)用而講授基本理論的數(shù)學(xué)教科書(shū).
我們衷心地感謝廈門(mén)大學(xué)的林亞南教授、福建師范大學(xué)的陳清華教授、莆田學(xué)院的楊忠鵬教授,由他們發(fā)起的福建省高等代數(shù)與線(xiàn)性代數(shù)課程建設(shè)研討會(huì)已經(jīng)走過(guò)了16個(gè)春秋,在一次次的交流與分享中,我們萌生了本書(shū)的編寫(xiě)思路.
本書(shū)由肖占魁、黃華林、林增強(qiáng)擔(dān)任主編,洪繼展、梁小花、宋劍參加了編寫(xiě).
我們期待各位專(zhuān)家學(xué)者、各位讀者提出寶貴意見(jiàn).真誠(chéng)歡迎大家對(duì)本書(shū)的疏漏和欠妥之處給予批評(píng)指正.
全體編者
于華僑大學(xué)
目錄
序言
第1章矩陣
1.1一個(gè)強(qiáng)有力的工具矩陣
習(xí)題1-1
1.2矩陣的運(yùn)算
1.2.1矩陣的相等
1.2.2矩陣的加法、數(shù)乘和乘法
1.2.3矩陣的轉(zhuǎn)置
1.2.4更多的例子
習(xí)題1-2
1.3矩陣的初等變換
1.3.1矩陣初等變換的定義及其應(yīng)用
1.3.2初等矩陣
1.3.3相抵分類(lèi)
習(xí)題1-3
1.4逆矩陣
1.4.1逆矩陣的概念與性質(zhì)
1.4.2初等變換法求逆矩陣
1.4.3應(yīng)用實(shí)例希爾加密與解密
習(xí)題1-4
1.5分塊矩陣
1.5.1分塊矩陣的運(yùn)算
1.5.2特殊分塊矩陣
習(xí)題1-5
第2章矩陣的行列式
2.1有向面積和有向體積行列式
2.1.1從三維掃描和三角形網(wǎng)格談起
2.1.2平行四邊形的有向面積和
二階行列式
2.1.3三階行列式和n階行列式
2.1.4排列的長(zhǎng)度、逆序數(shù)和n階行列式
的展開(kāi)式
習(xí)題2-1
2.2行列式的性質(zhì)
2.2.1行列式關(guān)于初等變換的性質(zhì)
2.2.2行列式關(guān)于矩陣乘法的性質(zhì)
習(xí)題2-2
2.3行列式的計(jì)算
2.3.1行列式按一行(列)展開(kāi)
2.3.2幾種特殊類(lèi)型的行列式
2.3.3多米諾骨牌覆蓋
習(xí)題2-3
2.4克拉默法則
2.4.1伴隨矩陣
2.4.2克拉默(Cramer)法則的定義
及應(yīng)用
習(xí)題2-4
2.5矩陣的秩
2.5.1矩陣的子式與秩
2.5.2秩與初等變換的關(guān)系
習(xí)題2-5
第3章線(xiàn)性方程組與向量空間
3.1線(xiàn)性方程組解的情況
3.1.1高斯(Gauss)消元法
3.1.2矩陣的LU分解
習(xí)題3-1
3.2向量組的線(xiàn)性相關(guān)性
3.2.1向量空間和子空間
3.2.2線(xiàn)性表出
3.2.3向量組線(xiàn)性相關(guān)性的定義
習(xí)題3-2
3.3向量組的秩
3.3.1極大線(xiàn)性無(wú)關(guān)組與向量組的秩
3.3.2子空間的基和維數(shù)
3.3.3計(jì)算向量組的秩
習(xí)題3-3
3.4線(xiàn)性方程組解的結(jié)構(gòu)
3.4.1引例:里昂惕夫生產(chǎn)消費(fèi)
模型
3.4.2齊次線(xiàn)性方程組解的結(jié)構(gòu)
3.4.3非齊次線(xiàn)性方程組解的結(jié)構(gòu)
習(xí)題3-4
第4章矩陣的相似分類(lèi)與可對(duì)角化
4.1矩陣的相似分類(lèi)
4.1.1斐波那契數(shù)列與矩陣的相似
4.1.2相似關(guān)系的性質(zhì)
習(xí)題4-1
4.2特征值與特征向量
4.2.1方陣的特征值和特征向量
4.2.2特征值和特征多項(xiàng)式的性質(zhì)
4.2.3馬爾可夫過(guò)程
4.2.4一種搜索引擎算法
習(xí)題4-2
4.3矩陣可對(duì)角化
4.3.1方陣可對(duì)角化的條件
4.3.2矩陣可對(duì)角化在圖像識(shí)別中的
意義
習(xí)題4-3
4.4施密特正交化方法
4.4.1內(nèi)積
4.4.2施密特(Schmidt)正交化
4.4.3正交矩陣
4.4.4圖像識(shí)別的主成分分析方法
習(xí)題4-4
4.5實(shí)對(duì)稱(chēng)矩陣的對(duì)角化
4.5.1實(shí)對(duì)稱(chēng)矩陣可正交對(duì)角化
4.5.2奇異值分解
4.5.3再論數(shù)字圖像處理
4.5.4奇異值分解和主成分分析方法
習(xí)題4-5
第5章二次型與矩陣的合同分類(lèi)
5.1矩陣的合同分類(lèi)
5.1.1二次型及其矩陣表示
5.1.2二次型的等價(jià)與矩陣的合同
習(xí)題5-1
5.2二次型的規(guī)范形
5.2.1規(guī)范形
5.2.2一類(lèi)化問(wèn)題
習(xí)題5-2
5.3正定二次型與正定矩陣
5.3.1正定二次型、正定矩陣
5.3.2數(shù)據(jù)的小二乘擬合
習(xí)題5-3
部分習(xí)題答案與提示
參考文獻(xiàn)