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线性代数
主讲教师 向伟/淮南师范学院
学习人数 489
开课周期 2020年03月31日 ~ 2020年06月08日
教学进度
预报名
进行中
已结课
课程期次 共 10 周
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  线性代数是数学的一个分支,主要处理线性关系问题,具有较强的抽象性和逻辑性,它既是学习离散数学、微分方程、计算数学等后续课程的必备基础,也是在自然科学和工程技术各领域中得到广泛应用的数学工具。线性代数研究的对象是矩阵,向量,向量空间,线性变换和有限维的线性方程组。线性代数是一种数学建模方法,其中线性化是重要的数学方法,在高等数学特别是优化问题的讨论中会用到;在计算机程序设计语言特别是MATLAB中,矩阵是最基本的数据结构;在微积分、微分方程、离散数学、算法分析与设计、计算机图形图像处理及数字信号处理等课程中,矩阵、向量、线性变换是经常要用的知识。

课程概述

线性代数是数学领域的核心分支之一,是学习微分方程、计算数学、概率论与数理统计等后续数学课程的**必备基础**。同时,它在自然科学(如物理、化学)、工程技术(如计算机科学、电子工程)、经济管理等众多领域都有着广泛且深入的应用,是这些领域中解决复杂问题的重要工具。无论是深造学习还是未来从事相关行业工作,线性代数都能为你提供强大的理论支撑和解决问题的能力。

本课程主要围绕**矩阵、向量、向量空间、线性变换和有限维线性方程组**展开。你将学习如何用矩阵和向量来描述和解决线性问题,理解向量空间的结构和性质,掌握线性变换的基本概念和运算,以及如何运用这些知识去分析和求解各类线性方程组。

通过学习线性代数,你可以获得**严谨的逻辑思维能力**和**抽象的数学建模能力**。在专业学习上,它能帮助你理解机器学习中的数据建模(如矩阵分解在推荐系统中的应用)、计算机图形学中的图形变换(如三维空间的线性变换)、电路分析中的网络方程求解等。在思维提升上,线性代数的抽象概念和推理过程能锻炼你的逻辑思维和问题抽象能力,让你在面对复杂问题时,能够从线性的角度去拆解和解决。

本课程理论与应用紧密结合,既注重线性代数基本概念、定理的严谨推导,又强调其在实际领域的应用实例。例如,会结合MATLAB软件,让你直观地感受矩阵运算、线性变换的实际效果,体会线性代数在数值计算中的强大作用。同时,课程内容具有很强的系统性和逻辑性,各知识点环环相扣,从基础的矩阵运算到高深的线性空间理论,能让你逐步构建起完整的线性代数知识体系,领略数学的结构之美。


课程大纲
  • 第1章 行列式
    • 1.1 二阶与三阶行列式
    • 1.2 n阶行列式的定义
    • 1.3 行列式的性质
    • 1.4 行列式按行(列)展开
    • 第一章完整版课件
    • 第一章习题解答
  • 第2章 矩阵及其运算
    • 2.1 矩阵
    • 2.2 矩阵的运算
    • 2.3 逆矩阵
    • 2.4 矩阵的分块法
    • 第二章完整版课件
  • 第3章 矩阵的初等变换与线性方程组
    • 3.1 矩阵的初等变换
    • 3.2 矩阵的秩
    • 3.3 线性方程组的解
    • 第三章完整版课件
  • 第4章 向量组的线性相关性
    • 4.1 n维向量
    • 4.2 向量组的线性相关性
    • 4.3 向量组的秩
    • 4.4 齐次线性方程组
    • 第四章完整版课件
  • 第5章 相似矩阵及二次型
    • 5.1 向量内积与正交矩阵
    • 5.2 特征值与特征向量
    • 5.3 相似矩阵
    • 5.4 对称矩阵
    • 5.5 二次型及正定二次型
    • 第五章完整版课件
  • 课程教学计划
    • 课程教学计划
  • 线性代数在线考试
  • 模拟卷1
    • 模拟卷1
  • 模拟卷2
    • 模拟卷2
授课目标

1. **知识掌握目标**:帮助学生系统掌握矩阵运算、线性方程组求解、向量组线性相关性、线性变换、二次型等核心知识,理解各知识点在经管和机械领域的对应数学模型(如经管中的投入产出模型、机械中的振动系统矩阵表示)。

2. **能力培养目标**:培养学生运用线性代数知识解决专业实际问题的能力,例如经管类学生需掌握用线性方程组分析经济均衡、用矩阵工具处理数据统计;机械类学生需学会用线性变换分析机构运动、用特征值求解振动问题,同时具备基础的数学软件(如MATLAB)操作能力。

3. **思维提升目标**:锻炼学生的抽象思维、逻辑推理与数学建模能力,使其能将经管或机械领域的复杂问题转化为线性代数问题,为后续专业课程(如经管类的计量经济学、机械类的机械振动学)学习奠定思维基础。


预备知识

1. **数学基础**:学生需掌握高中阶段的代数运算(如多项式运算、方程求解)、函数基础(一次函数、二次函数性质),以及大学高等数学中的基本极限、导数概念(无需深入掌握,但需理解“变量”“映射”的基本逻辑,便于衔接线性变换等抽象概念)。

2. **工具基础**:具备基础的计算机操作能力,能简单使用办公软件(如Excel)处理数据,无需提前掌握专业数学软件(课程中会同步教学基础操作)。

3. **认知基础**:对“用数学工具解决实际问题”有基本认知,例如经管类学生可提前了解简单的经济数据统计逻辑,机械类学生可初步认识“用公式描述物理现象”的思维(如牛顿运动定律的数学表达),便于快速理解线性代数与专业的关联。


配套教材
参考教材
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1 我可以重复选择同一门课程吗?
可以的,许多课程会多次开课,可以加入同一门课程的不同期次。在新的开课期次中,你需要从零开始完成相关的学习任务。
2 是否需要完成课程所有的作业?
如果你想要获得课程证书,你需要按照课程老师制定的课程大纲和考核标准完成相关作业;如果仅是为了扩充知识并不需要申请证书,可以根据自己的时间与需求自由安排学习计划。
3 如何申请课程证书?
课程团队会在‘考核标准’中公布获得证书的条件。课程公布考核标准并更新完毕后,你的最终总成绩达到条件即可获得证书。
授课教师
淮南师范学院
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