线性代数

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出版时间:1900-01-01
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isbn号码:9787562413509
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  • 线性代数
  • 矩阵
  • 向量
  • 行列式
  • 特征值
  • 特征向量
  • 线性方程组
  • 向量空间
  • 数学
  • 高等数学
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具体描述

《几何的语言:从向量到张量》 本书并非一本关于抽象数字运算的枯燥手册,而是带领读者踏上一段探索“空间”与“结构”本质的旅程。我们将从最基础的几何概念出发,逐步揭示隐藏在数字背后的深刻含义。 第一部分:向量——空间的基石 我们从向量开始,将它们视为具有大小和方向的箭头,生活在二维平面和三维空间中。你将学会如何精确地描述和操作这些箭头: 向量的表示与运算: 如何用坐标表示一个向量?向量的加法和减法意味着什么?标量乘法又是如何改变向量的?我们将通过直观的几何图景来理解这些操作,例如位移、力的合成等。 点积: 这个运算不仅能计算两个向量的“相似度”,更是理解角度和投影的关键。你将发现点积如何在物理学中用于计算功,以及在计算机图形学中用于判断光照。 叉积(仅限三维): 另一项强大的运算,叉积生成的向量垂直于原来的两个向量,它的方向遵循右手定则。这在计算面积、判断方向和模拟物理现象(如旋转)中至关重要。 第二部分:矩阵——变换的工具箱 如果说向量是空间的“点”,那么矩阵就是操作空间的“手”。我们将深入了解矩阵如何代表各种几何变换: 矩阵的构成与运算: 学习矩阵的加法、减法、乘法,并理解这些运算在几何上的意义。你会发现矩阵乘法是将一个变换应用到另一个变换上。 线性变换: 探索哪些变换能够保持直线和原点的性质,例如旋转、缩放、剪切和反射。理解矩阵如何编码这些变换,以及如何通过矩阵乘法组合它们。 矩阵的性质: 什么是可逆矩阵?它意味着什么?行列式又代表着什么?我们将通过几何的角度来理解这些概念,例如行列式与面积或体积缩放的关系。 向量空间与子空间: 我们将把视野拓展到更高维度的空间,理解向量空间的基本性质,以及其中的线性子空间(例如通过原点的直线或平面)是如何形成的。 第三部分:方程组与解的几何意义 线性方程组是描述现实世界中各种约束和关系的语言。本书将侧重于方程组背后的几何解释: 方程组与几何对象: 将每个线性方程视为一个超平面。那么,方程组的解集又是什么?是点的集合?线的集合?还是面的集合? 解的存在性与唯一性: 通过观察这些几何对象(超平面)的交集,你将直观地理解方程组何时有解,何时有唯一解,何时有无穷多解。 高斯消元法: 这是一种系统地求解方程组的强大算法。我们将探究它在几何上是如何通过一系列简化的变换来找到交点的。 第四部分:特征值与特征向量——洞察变换的本质 每个线性变换都有其“不变”的方向。特征值和特征向量帮助我们揭示变换的核心: 特征向量的意义: 当一个向量被矩阵变换后,如果其方向保持不变,只是长度发生了伸缩,那么这个向量就是该矩阵的特征向量。 特征值的意义: 特征值则指示了特征向量在变换中被拉伸或压缩的比例。 应用: 特征值和特征向量在主成分分析(PCA)、量子力学、振动分析以及图像压缩等众多领域有着广泛的应用。我们将通过例子来展示它们如何揭示数据的内在结构和系统行为。 第五部分:抽象与一般化——走向张量 在掌握了向量和矩阵的精髓后,我们将进行一次升华,将这些概念推广到更一般的数学对象——张量。 张量的概念: 张量可以看作是多维数组,它们能够捕捉更复杂的几何关系和物理规律,例如曲率、应力等。 协变与逆变: 深入理解张量的不同“类型”,以及它们如何在坐标变换中表现出不同的行为。 张量在物理与工程中的应用: 从广义相对论中的时空曲率,到材料力学中的应力-应变关系,张量是描述复杂物理现象的语言。 学习目标: 通过阅读本书,你不仅能够熟练掌握线性代数中的各种计算技巧,更重要的是,你将建立起对向量、矩阵、方程组以及更一般数学对象在几何上的深刻理解。这本书将为你打开一扇门,让你能够用数学的语言去描述和分析现实世界中的各种现象,从最简单的几何图形到最复杂的物理规律。你将学会如何“看”懂数字,并欣赏隐藏在抽象符号背后的美妙逻辑。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计非常有吸引力,简洁而又不失专业感。当我第一次翻开它的时候,就被其清晰的排版和适中的字体大小所吸引,这对于长时间阅读来说非常重要。而且,纸张的质量也相当不错,触感细腻,印刷清晰,没有出现模糊或串色等情况,这给我留下了良好的第一印象。作为一名对数学一直抱有探索精神的读者,我尤其关注书籍的逻辑结构是否严谨,内容编排是否能够引导读者逐步深入。这本书在这方面做得非常出色。它从最基础的概念讲起,循序渐进地引入更复杂的理论,每一步的过渡都显得非常自然,让人感觉学习过程是顺畅的。而且,作者在概念的解释上用了大量生动的比喻和直观的图形,这极大地帮助我理解那些抽象的数学概念。特别是关于向量空间和线性变换的部分,作者通过一些现实生活中的例子,将原本枯燥的理论变得生动有趣,让我不再感到畏惧。我非常喜欢其中对矩阵运算的讲解,不仅仅是罗列公式,而是深入剖析了矩阵运算背后的几何意义,这让我对矩阵的理解上升到了一个新的高度。此外,书中穿插的一些历史背景介绍也很有趣,让我了解到这些数学工具是如何被发明和发展的,这增加了学习的趣味性,也让我对数学家们的智慧感到由衷的敬佩。总的来说,这本书不仅在知识的传授上做得很好,更在激发读者的学习兴趣和培养数学思维方面有着独到的见解。

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这本书的内容深度和广度都令人称赞。作者在基础概念讲解透彻的同时,也触及了线性代数在更广泛领域的应用。我对书中关于“行列式”的几何解释印象深刻,作者将其与线性变换对体积的缩放比例联系起来,这让我对行列式的数值意义有了更深刻的理解。而且,书中还介绍了如何利用行列式来求解线性方程组(克莱姆法则),以及它在计算矩阵的逆时的作用,这让我看到了行列式作为一种重要的数学工具的强大之处。我特别欣赏作者对“正交矩阵”的讲解,它不仅阐述了正交矩阵的性质(如逆等于转置),还强调了它在保持向量长度和角度不变的重要性,这使得我在理解几何变换时能够更加直观。书中还涉及了一些更高级的主题,例如对线性代数在机器学习领域的应用进行了简要的介绍,这激发了我进一步探索线性代数与其他学科交叉的兴趣。这本书的内容安排合理,既有深度又不失广度,让我感觉学到的知识非常有价值。

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这本书的整体阅读体验非常流畅,这得益于作者在结构设计上的精巧。每一章都围绕着一个核心主题展开,并且前后章节之间的联系非常紧密,形成了一个完整的知识体系。我很喜欢作者在每章开头设置的学习目标,这让我能够提前了解本章的学习重点,并有针对性地进行阅读。而且,在每章结尾,作者都会提供一个简要的总结,回顾本章的重要概念和定理,这对于巩固记忆非常有帮助。书中对证明的呈现方式也值得称赞,作者往往会采用多种证明方法,并对各种方法的优缺点进行比较,这让我能够从不同的角度去理解同一个数学命题。我特别注意到作者在讲解“向量组的线性相关与线性无关”时,不仅仅给出了定义和判断方法,还从几何上解释了线性相关向量组张成的子空间与线性无关向量组张成的子空间之间的区别,这种多角度的解析方式极大地加深了我对概念的理解。此外,书中还包含了大量的补充材料和拓展阅读,这为我提供了进一步深入学习的机会,也让我了解到了线性代数在各个领域的广泛应用,例如在计算机图形学、数据分析以及机器学习等方面。

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这本书最让我印象深刻的是它所展现出的数学之美。作者在讲解每一个概念时,都力求展现其内在的逻辑性和优美性。比如,他对“向量”的定义,不仅仅是坐标的集合,更是可以进行加法和标量乘法运算的元素,这种抽象的定义蕴含着极大的灵活性和普遍性。我对书中关于“线性变换”的讲解尤为喜爱,作者通过对矩阵与线性变换之间关系的深入剖析,让我明白了矩阵是如何作为一种工具来描述和实现各种几何变换的。特别是他对“旋转矩阵”和“缩放矩阵”的介绍,不仅给出了数学表达式,还通过图像展示了这些变换如何改变图形的形状和大小,这让学习过程充满了视觉上的乐趣。此外,书中对“特征值和特征向量”的阐释也极其精彩,作者将其比作线性变换的“灵魂”,揭示了它们在理解变换性质方面的重要性,以及它们在数据降维、主成分分析等领域的应用。这本书让我不仅仅是在学习一种数学工具,更是在感受一种数学思想的魅力。

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这本书的语言风格是我非常欣赏的一点。作者没有采用过于学术化、枯燥乏味的叙述方式,而是用一种相对平易近人的语言来阐述复杂的数学概念。这种亲切的语气让我在阅读时感到轻松自在,仿佛是在和一位经验丰富的老师交流。书中对于证明的讲解也十分详尽,不仅给出了完整的证明过程,还对每一步的逻辑推导进行了细致的解释,这对于我这样需要理解证明背后逻辑的读者来说,是极大的帮助。我特别喜欢作者在讲解一些关键定理时,会先提出问题,引导读者思考,然后再给出解答和证明,这种互动式的教学方式让我全程保持了专注。而且,书中还包含了很多例题,这些例题的难度适中,能够有效地巩固所学的知识。我尤其关注的是那些带有一定挑战性的例题,它们能够促使我去运用所学知识解决实际问题,这对于提升我的解题能力非常有帮助。书中的练习题数量也十分可观,并且涵盖了各种类型的题目,从基础巩固到综合应用,应有尽有。我尝试做了一些练习题,发现它们与书中的讲解内容紧密结合,做完之后,我对理论知识的掌握程度有了更清晰的认识。这本书不仅仅是一本教材,更像是一位耐心的导师,它循循善诱,步步引导,让我能够在数学的世界里自信地前行。

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作为一名有一定数学基础的读者,我发现这本书在细节处理上做得非常到位。许多教材在讲解过程中可能会省略一些中间步骤,或者对一些前提条件一带而过,但这本书记载得非常严谨。作者在证明每一个定理之前,都会清晰地列出所需的预备知识和假设,确保读者能够理解证明的逻辑链条。我特别赞赏作者在引入新概念时,会先给出其直观的几何意义,然后再进行严谨的代数定义。例如,在介绍线性方程组的解空间时,作者首先展示了其几何图像,然后才给出代数上的描述,这使得我对解空间的理解更加深刻。书中对矩阵的各种运算,如乘法、求逆、转置等,都进行了详细的解释,并且强调了这些运算在不同应用场景下的意义。我尤其欣赏作者对“矩阵秩”概念的讲解,它不仅给出了计算方法,还从行空间和列空间的维度来解释了其含义,这让我对矩阵的结构有了更全面的认识。此外,书中的一些插图和图表都非常精美且信息量大,它们有效地辅助了文字的说明,让复杂的概念变得易于理解。总的来说,这本书在严谨性和直观性之间取得了很好的平衡,非常适合希望深入理解线性代数理论的读者。

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我一直在寻找一本能够真正帮助我理解线性代数核心思想的书籍,而这本书无疑达到了我的期望。它没有仅仅停留在概念的罗列和公式的推导上,而是深入挖掘了线性代数背后所蕴含的深刻思想。作者对“线性”这个概念的阐释,让我从全新的角度理解了各种数学对象之间的关系。例如,在讲解向量空间时,作者不仅仅定义了向量空间,还通过对基、维度以及线性组合等概念的深入剖析,让我体会到了向量空间作为一种抽象结构的强大威力。书中对矩阵的行列式和特征值的讲解也让我印象深刻。作者不仅解释了它们是如何计算的,更重要的是阐述了它们在几何和代数层面上的意义。行列式如何反映线性变换对体积的缩放,特征值和特征向量如何揭示线性变换的核心行为,这些深入的解析让我对这些概念有了更深刻的理解,不再是简单的计算工具。我尤其喜欢书中关于“对角化”的讲解,作者通过生动的图像和清晰的解释,让我明白了对角化在简化矩阵运算和理解线性变换方面的关键作用。这本书的优点在于它能够将抽象的概念与具体的几何直观联系起来,让学习过程更加有意义和有趣。

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从一个初学者的角度来看,这本书的易读性非常高。作者在撰写过程中,充分考虑到了读者可能遇到的困难,并针对性地提供了帮助。我对书中对于“向量加法”和“标量乘法”的解释感到非常满意,作者没有仅仅给出公式,而是通过大量的图示和实际例子,让初学者能够直观地理解这些基本运算的几何意义。例如,向量加法被形象地描述为“首尾相接”,而标量乘法则被比作“拉伸或压缩”,这些生动的比喻极大地降低了学习门槛。我特别喜欢书中对“矩阵的行阶梯形”和“最简行阶梯形”的讲解,作者详细地描述了如何通过行变换将矩阵化为这两种形式,并阐述了这两种形式在求解线性方程组、判断向量组线性相关性等方面的关键作用。书中还提供了一些“常见错误分析”,这对于我这样容易犯错的初学者来说,是非常宝贵的指导。它让我能够提前意识到一些潜在的陷阱,并在学习过程中加以避免。这本书不仅教会了我如何计算,更重要的是教会了我如何思考,如何用数学的语言去描述和解决问题。

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当我拿到这本书时,首先吸引我的是它那令人愉悦的阅读节奏。作者并没有急于灌输大量的公式和定理,而是通过层层递进的方式,让读者在不知不觉中掌握了线性代数的精髓。他对概念的引入总是伴随着直观的解释和生动的例子。比如,在介绍“方程组的几何意义”时,作者会将其与平面上的直线和空间中的平面联系起来,这种从具体到抽象的过程,让我在理解抽象概念时感到更加得心应手。我尤其欣赏作者在讲解“矩阵的乘法”时,不仅仅给出计算规则,还深入探讨了矩阵乘法在实际应用中的意义,例如它如何表示复合变换或者数据之间的关联。书中的练习题设计也十分巧妙,它们不仅能够检验读者对基础知识的掌握程度,还能促使读者思考如何将所学知识应用于解决更复杂的问题。我尝试了其中的一些应用题,感觉这些题目非常有启发性,它们让我看到了线性代数在解决实际问题中的强大能力。总的来说,这本书在引导读者构建扎实的线性代数基础方面做得非常出色,它既注重理论的深度,又兼顾了应用的广度,让我收获颇丰。

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这本书的排版和设计细节都体现了作者的用心。我非常喜欢书中清晰的章节划分和段落结构,这使得我能够轻松地找到所需的信息。而且,书中对数学符号和术语的定义都非常规范和准确,这对于确保学习的严谨性至关重要。我对书中对“向量组的张成空间”的讲解尤为欣赏,作者不仅给出了张成空间的定义,还通过生动的图示展示了不同向量组张成空间的几何形状,例如一维的直线、二维的平面等,这让我能够直观地理解向量组的线性组合所能达到的所有点。书中的附录部分也提供了许多有用的信息,例如数学常数、常用公式等,这为我的学习提供了很大的便利。我还注意到书中在一些关键定理的证明之后,会附带一些“思考题”,这些题目能够引导读者对定理的含义和应用进行更深入的思考,这是一种非常有效的学习方式。总的来说,这本书不仅是一本优秀的教材,更是一份精心制作的学习指南,它为我提供了坚实的理论基础和广阔的学习视野。

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