线性代数简明教程

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出版时间:1900-01-01
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isbn号码:9787810576895
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  • 线性代数
  • 高等数学
  • 数学教材
  • 大学教材
  • 理工科
  • 矩阵
  • 向量
  • 行列式
  • 方程组
  • 数值计算
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具体描述

《向量空间与线性变换:概念与应用》 本书旨在为读者提供一个扎实且易于理解的线性代数基础,侧重于核心概念的阐释及其在不同领域的应用。我们致力于揭示线性代数不仅仅是抽象的数学符号,更是理解和解决现实世界问题的强大工具。 核心内容: 1. 向量与向量空间: 向量的几何与代数表示: 从二维、三维空间中的箭头向量出发,逐步推广到更高维度的向量,深入理解向量的加法、数乘等基本运算。我们将清晰地展示向量的坐标表示以及它们在几何上的直观意义,例如方向和大小。 向量空间的定义与性质: 严谨地引入向量空间的公理化定义,通过丰富的实例,如多项式集合、函数空间、矩阵集合等,帮助读者建立对向量空间的直观认识。我们将探讨向量空间中的线性组合、线性无关、基与维数等核心概念,以及它们如何决定一个向量空间的结构。 子空间: 深入分析向量空间中的子空间概念,包括零向量空间、向量空间本身以及由一组向量张成的子空间。我们将详细讲解子空间的判定方法,以及子空间之间的关系,例如交集和并集的性质。 2. 线性映射与矩阵: 线性映射(或称线性变换)的定义与性质: 重点阐述线性映射保持向量加法和标量乘法的性质。我们将通过几何变换(如旋转、伸缩、投影)来直观地展示线性映射的作用,并给出判断一个函数是否为线性映射的方法。 矩阵表示: 详细讲解如何将线性映射表示为矩阵。读者将学习到如何根据基的选择来构建和变换矩阵,以及矩阵乘法如何对应于线性映射的复合。我们将深入探讨矩阵的秩、零空间(核)、值域(像空间)等概念,并揭示它们与线性映射性质之间的深刻联系。 矩阵的运算与性质: 系统介绍矩阵的加法、减法、乘法、转置、求逆等基本运算,以及它们的性质。我们将讨论可逆矩阵、对称矩阵、正交矩阵等重要类型的矩阵,并介绍它们的特点和应用。 3. 方程组的求解与线性无关性: 线性方程组的表示: 学习将线性方程组写成矩阵方程 $Ax=b$ 的形式。 高斯消元法与行阶梯形: 详细介绍高斯消元法(或称行化简)作为求解线性方程组的系统性方法。我们将阐释如何通过行初等变换将增广矩阵转化为行阶梯形或简化行阶梯形,并从中读取方程组的解。 解的存在性与唯一性: 结合矩阵的秩和列空间的知识,深入分析线性方程组解的存在性(有解或无解)和唯一性(唯一解或无穷多解)的条件。 线性无关、基与维数在方程组求解中的应用: 演示如何利用线性无关、基与维数等概念来理解方程组解空间的结构,例如齐次线性方程组的通解表示。 4. 行列式与特征值/特征向量: 行列式的计算与性质: 介绍计算行列式的不同方法,包括代数余子式展开法和行化简法。我们将深入探讨行列式的几何意义(如体积的缩放因子)以及它在判断矩阵可逆性、求解线性方程组(克莱姆法则)中的作用。 特征值与特征向量: 引入特征值与特征向量的概念,解释它们在描述线性变换的“不变方向”上的重要性。我们将学习如何通过求解特征方程来找到特征值和对应的特征向量。 对角化: 探讨当一个矩阵拥有足够多的线性无关的特征向量时,如何将其对角化。我们将详细说明对角化的过程及其在简化矩阵运算、求解微分方程组、数据分析(如主成分分析)等领域的强大应用。 本书特色: 概念驱动: 我们强调对数学概念的透彻理解,而非死记硬背公式。每一个概念的引入都伴随着清晰的定义、详实的解释和直观的几何或代数演示。 循序渐进: 内容组织由浅入深,从最基础的向量概念到更复杂的特征值理论,逻辑严密,确保读者能够平稳过渡。 丰富的示例: 全书穿插大量精心设计的数学示例,涵盖纯数学和应用场景,帮助读者巩固所学知识,并体会线性代数在不同领域的实际价值。 应用导向: 在介绍完理论知识后,我们会引导读者思考这些概念如何在计算机图形学、信号处理、机器学习、优化理论等领域发挥作用,激发学习兴趣,培养解决问题的能力。 目标读者: 本书适合所有希望系统学习线性代数的读者,包括但不限于: 对数学、科学、工程、计算机科学、经济学等学科有浓厚兴趣的学生。 需要将线性代数应用于研究或工作的专业人士。 渴望加深对线性代数理解,并希望掌握其核心思想和方法的自学者。 通过本书的学习,读者将能够建立起对线性代数的深刻理解,并具备运用其解决实际问题的能力。

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读后感

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用户评价

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在我看来,一本好的数学教材,应该能够点燃读者对知识的好奇心,并引导他们去探索更深层次的理解。《线性代数简明教程》在这方面做得相当不错。它在处理一些核心概念时,非常注重“几何直觉”的培养。例如,在讲解特征值和特征向量时,它并没有一开始就给出一堆复杂的代数计算,而是通过一个例子,比如一个线性变换如何作用于某个向量,使得该向量的方向不变,只是长度发生伸缩,从而引出特征值和特征向量的概念。这种“先入为主”的几何理解,让我在后续学习代数计算时,总能有一个清晰的参照。而且,书中对于“对角化”的讲解,也充满了智慧。它不是简单地告诉我们如何计算,而是解释了为什么对角化是如此重要,它如何将复杂的变换简化为更易于理解的对角矩阵的变换。这种“知其然,更知其所以然”的教学方式,让我受益匪浅。另外,这本书的语言风格非常考究,作者在遣词造句上花了心思,使得原本枯燥的数学概念变得生动有趣。它就像一位经验丰富的向导,带领你在线性代数的奇妙世界里漫步,让你在不经意间就掌握了复杂的知识。我尤其赞赏书中对于一些“证明”的处理,它并非一味地展示严密的逻辑推导,而是常常先给出结论,再通过一些启发性的思考来引导读者自己去尝试证明,这种互动式的方法,让学习过程充满了乐趣。

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这本《线性代数简明教程》绝对是我近期读过的最令人印象深刻的数学教材之一。作为一个对数学一直抱有敬畏之心的普通读者,我一直以来都觉得线性代数是高深莫测的领域,但这本书彻底颠覆了我的看法。开篇就以一种非常直观的方式介绍了向量和矩阵的概念,没有一开始就抛出大量的定义和定理,而是通过生活中的例子,比如二维空间中的点、直线,三维空间中的平面、体积等,来引导读者理解这些抽象的概念。作者的叙述语言非常流畅,像是在和老朋友聊天一样,丝毫不带学术论文的生硬感。即便是我这样的初学者,也能很快抓住核心思想。例如,在讲解向量加法和数乘时,书中插入了一些关于物理学中力的合成、位移的叠加的例子,这让我立刻明白了这些操作在实际中有什么意义,而不只是冷冰冰的符号运算。而且,书中的插图也十分精美且具有启发性,每一张图都精准地阐释了作者想要表达的几何意义,让我能更清晰地想象出向量空间、子空间、线性变换等概念的运作方式。我尤其喜欢它在讲解行列式时,并没有直接给出复杂的计算公式,而是先通过面积和体积的缩放比例来解释其几何含义,然后再自然地引出计算方法。这种“由果溯因”的处理方式,让我对行列式的理解更加深刻,也避免了死记硬背。总的来说,这本书在逻辑清晰度和循序渐进方面做得非常出色,对于想真正理解线性代数,而不是仅仅应付考试的读者来说,这绝对是一本值得珍藏的入门读物。

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我必须承认,当我翻开这本《线性代数简明教程》时,我的内心是忐忑的。过往的数学学习经历告诉我,线性代数往往伴随着繁复的符号、晦涩的定理和令人头疼的证明。然而,这本书在我的预期之外,展现出了一种别样的魅力。它并非一味地追求严谨的数学推导,而是将重点放在了概念的理解和数学思想的传递上。书中的每一章节都仿佛精心编排的乐章,层层递进,引人入胜。从最基础的向量空间,到复杂的特征值与特征向量,作者都运用了恰到好处的比喻和类比,将原本抽象的概念具象化。比如,在讲解线性变换时,书中用到了图形的拉伸、旋转、剪切等例子,让我瞬间就理解了矩阵的几何意义。这种“化繁为简”的教学方法,极大地降低了学习的门槛。更让我惊喜的是,书后附带的大量习题,不仅形式多样,而且难度梯度明显。从巩固基本概念的练习,到需要综合运用所学知识解决问题的应用题,每一道题都设计得非常有价值。我尝试做了一些,发现它们不仅仅是训练计算能力,更是对理解深度的一种考验。解答这些题目,让我对线性代数的各个知识点之间的内在联系有了更清晰的认识。这本书的叙事风格也非常独特,语言简洁而富有逻辑,有时甚至带有一点哲学思辨的意味。它让我体会到,线性代数不仅仅是一门工具性的学科,更是一种强大的数学思维方式。

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这本《线性代数简明教程》对于我这个需要常常在理论和实践之间找寻平衡的读者来说,无疑是一份宝贵的资源。我通常需要理解一个数学概念的“是什么”和“为什么”,而不是仅仅记住“怎么做”。这本书恰恰在这方面做得非常出色。它没有一开始就抛出大量公式和定理,而是先从一些具体的应用场景入手,比如数据分析中的降维、图像处理中的变换、计算机图形学中的几何变换等等。这些生动的例子,让我立刻看到了线性代数在现实世界中的巨大价值,也激发了我深入学习的兴趣。作者在讲解理论时,非常注重逻辑的连贯性和概念的引入。比如,在介绍线性无关和基的概念时,不是简单地给出定义,而是先通过“空间”的生成来引入,让我理解为什么需要这些概念。书中对于矩阵运算的讲解,也并非仅仅停留在代数层面,而是着重强调了其在描述线性变换时的作用。我特别喜欢其中对“核空间”和“像空间”的阐释,通过几何图形的辅助,让我对这些概念有了直观的认识。此外,书中还穿插了一些关于线性代数发展历史的简介,这让我对这门学科的演变有了更深的了解,也感受到了数学家们探索的智慧。总的来说,这本书提供了一种从应用到理论,再从理论回到应用的完整学习路径,让我能够更好地将抽象的数学知识与实际问题相结合。

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不得不说,这本《线性代数简明教程》在“系统性”和“完整性”上做得非常到位。它不仅仅是一本介绍基础知识的书,更像是构建了一个完整的线性代数知识体系。从最基础的向量空间、线性组合、线性无关,到矩阵的运算、行列式、逆矩阵,再到线性方程组的求解、特征值与特征向量,最后到内积空间和更一般化的概念,作者都进行了非常清晰的梳理和介绍。我特别喜欢书中对于“线性方程组”的讲解,它从高斯消元法开始,逐步深入到行最简形,再到秩的概念,让我对求解线性方程组的过程有了系统性的认识。而且,书中还清晰地解释了不同解的存在性与解的结构,这对于理解方程组的本质非常有帮助。这本书的章节安排也十分合理,每个章节都围绕一个核心主题展开,并且难度循序渐进,不会让读者感到突兀。我觉得特别有用的是,书中经常会引用一些实际问题来引出相关的数学概念,然后又在学习完概念后,回到实际问题,展示如何利用所学知识来解决。这种“回归”的模式,让我能够更深刻地理解数学的实用性。我经常会把书中的一些例子和概念与我之前学习过的其他数学知识联系起来,发现线性代数是许多数学分支的基石。这本书提供了一个坚实的基础,让我有信心去探索更高级的数学领域。

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