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关于线性代数,你所应该知道的
时间:2018-03-30 文章来源:留学府

对于线性代数这种定义定理比较多的学科来说,很多同学因为繁多复杂而一头雾水,没有结合学科特点,明确化每个知识点的范围及作用,因此学习很吃力,所以今天,小编特地的写了这篇文章,希望可以帮助到大家。

线性代数与高等数学相比,不一样在于它研究的方法与高等数学相差太大,高等数学再难,毕竟是中学数学的延续,其内容不外是中学的内容加极限的思想而已,同学们接受起来比较容易。线性代数则不同,它在中学基本上没有“根”。其思维方式与以前学的数学迥然不同,概念更加抽象,相对偏重证明。而且,它的学时较少,基本上没有太多时间讲习题和复习,  同学们的时间一定要抓紧。

现在讲讲线性代数课程究竟讲些什么?作为工科的同学要重点学到什么?所谓线性,指的是变量的次数为一次,研究的计算为“加法”与“乘法”运算。工程上常常将非线性的问题归结到线性问题来考虑,说起来似乎很容易吧?实际上不很好学!

我们学的内容,可以归结为“一个问题”和“两个工具”。一个问题是指解线性方程组的问题,两个工具指的是矩阵和向量。

你可能会想:线性方程组我们学过,而且解它用得着讲一门课吗?大家一定要明白,首先我们的方程组不像中学所学仅含2到3个方程,它只要用消元法即可容易地求出,这里的研究的是所有方程组的规律,也就是所必须找到4个以上方程组成的方程组的解的规律,这样就比较难了,需要对方程组有个整体的认识,然后找到规律;再者,数学的宗旨是将看似不同的事物或问题将它们联系起来,抽象出它们在数学上的本质,然后用数学的工具来解决问题。实际上,向量、矩阵、线性方程组都是基本数学工具。三者之间有着密切的联系!它们可以互为工具,在今后的学习中,你们只要紧紧抓住三者之间的联系,学习就有了主线了。

向量我们在中学学过一些,物理课也讲。中学学的是三维向量,在几何中用有向线段表示,代数上用三个数的有序数组表示。那么我们线性代数中的向量呢,是将中学所学的向量进行推广,由三维到n维(n是任意正整数),由三个数的有序数组推广到n维有序数组,中学的向量的性质尽可能推广到n维,这样,可以解决更多的问题;矩阵呢?就是一个方形的数表,有若干行、列构成,这样看起来,概念上很好理解啊。可是研究起来可不那么简单,我们以前的运算是两个数的运算,而现在的运算涉及的可是整个数表的运算!可以想象,整个数表的运算必然比两个数的运算难。但是我们不必太怕,先记住并掌握运算,运算再难,多练几遍必然就会了。关键是要理解概念与概念间的联系。对工科来说,证明的要求不高,但是,常规的证明方法还是要懂一点。

再进一步说吧:中学解方程组,有一个原则,就是一个方程解一个未知量。对于线性代数的线性方程组,方程的个数不一定等于未知量的个数。比如4个方程5个未知量,这样就不可能有唯一的解,需要将一个未知量提出来作为“自由未知量”,也就是将之当做参数(可以任意取值的常数);还有,即使是方程个数与未知量个数相同,也未必有唯一的解,因为有可能出现方程“多余”的情况。(比如第三个方程是前两个方程相加,那么第三个方程可以视为“多余”)总之,解方程可以先归纳出以下三大问题:

第一,   有无多余方程;

第二,   若有多余,如何去除多余方程,保留有用方程;

第三,   如何确定自由未知量。

解决了这三大问题,方程组的解迎刃而解。我们结合矩阵、向量可以提出完全对应的问题。刚才讲了,三者联系紧密,比如一个方程将运算符号和等号除去,就是一个向量;方程组将等号和运算除去,就是一个矩阵!你们说它们是不是联系紧密?大家可不要小看这三问,我认为它们可以作为学习线代的提纲挈领。

线性代数的特点,一是结构紧密,整个课程的知识点互相之间有着千丝万缕的联系,无论从哪一个角度切入,都可以牵一发而动全身,整个课程就是铁板一块。二是它解决问题的方法不再是像中学那样的重视技巧,以“点”为主,而是从代数的“结构”上,从宏观上把握解决问题的方案。线性代数提出了“向量空间”的概念,向量空间是由一个集合(这里研究数集),两个运算:加法和数乘,若干运算规律构成,可以这么说,矩阵和方程组在代数的本质上都可以作为广义的“向量”,这在最后一章会阐述,对于工科同学,仅需做些了解,但是从向量空间的概念上,可以窥见线性代数的高度结构化和逻辑严谨性。

总之,希望大家在学习线性代数的时候把握这些方法,在此基础上,勤思考,多练习,那么大家一定可以学习好。

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