线性代数经常与微积分并列为学习数学最基础的两门入门课,并被各大学理工科系列为必修课程。此书适合大专院校理工科系三或六学分教科书或参考自修研习。内容取材广泛丰富,由浅入深,包括最基础的矩阵理论、行列式、高斯消去法、解联立方程组等相关预备知识,再介绍向量空间及其间之线性映射,利用同构映射分类有限维度向量空间,并对应到同维度之矩阵空间。
书中详细探讨对角化问题,舍弃一般教科书纯代数观点,改以商空间几何观点证明Jordan定理,乃本书最大特色之一。最后介绍内积空间,并讨论投影映射与正规算子等较深入课题,可作为进阶学习,如泛函分析等课程之基础。全书之编写採取严谨诠证手法,对训练学生数理逻辑思考有很大助益。
书中并有大量习题,依难易程度做上标记,有些是基本演算题,有些则是定理证明或是更进一步应用证明。透过这些证明的数学思考及反覆推理,可让读者真正体会线性代数之奥妙,并达事半功倍之学习效果。
作者简介
容志辉
*现职:
国立台湾海洋大学电机工程学系专任教授
国立台湾大学数学系兼任教授
*学历:
高雄中学
国立台湾大学电机工程学系
国立成功大学电机工程研究所
国立台湾大学数学研究所
*经历:
国防部中山科学研究院副研究员
东海大学数学系专任副教授
美国加州大学圣地牙哥分校数学系访问学者
*研究专长与荣誉:
多次获国科会甲种研究奖
国科会控制学门复审委员
IEEE senior menber,Journal Nonlinear Studies编辑, International Journal of Mathematics in Engineering, Science and Aerospace编辑,
海洋学刊总编辑
研究领域主要在于强健控制、H-infinity控制理论、描述子系统理论与控制、数学控制理论、几何控制
*学术着作及专书:
学术论文六十余篇
基本线性系统理论(2003年全华图书公司出版)
H-infinity Control for Nonlinear Descriptor Systems(合着,2006年Springer出版)
线性代数一版(2007年五南图书公司出版)
1 预备知识
1.1 前言
1.2 矩阵
1.3 基本列与行运算
1.4 联立方程组与高斯消去法
1.5 LU及LDU分解
1.6 分割
1.7 行列式
1.8 伴随矩阵
1.9 Crame定理
1.10 习题
2 向量空间
2.1 前言
2.2 体
2.3 向量空间公设
2.4 子空间
2.5 线性组合
2.6 线性相依与线性独立
2.7 基底及维度
2.8 直和与向量空间的分解
2.9 商集与商空间
2.10 习题
3 线性映射
3.1 前言
3.2 集合间的映射
3.3 线性映射
3.4 核空间与像空间
3.5 有限维度向量空间的分类
3.6 代表矩阵
3.7 线性映射与基底变换
3.8 对偶空间
3.9 再论商空间的维度
3.10 商空间的结构与同构定理
3.11 习题
4 对角化问题
4.1 前言
4.2 两等效问题
4.3 特征值与特征向量
4.4 可对角化的条件
4.5 简单应用
4.6 习题
5 Jordan标准式
5.1 前言
5.2 不变子空间
5.3 Cayley-Hamilton定理
5.4 幂零算子与幂零矩阵
5.5 Jordan定理
5.6 最小多项式
5.7 习题
6 内积空间
6.1 前言
6.2 内积空间的定义与基本性质
6.3 正交基底与正交投影
6.4 正交补集
6.5 Riesz表现定理
6.6 Hilbert伴随映射
6.7 正规算子与结构定理
6.8 正交投影算子与正规算子的谱定理
6.9 正算子与奇异值分解
6.10 习题
在我看来,《线性代数(2版)》不仅仅是一本教材,更像是一部关于数学之美的探索史。作者在讲解过程中,始终贯穿着一种对数学内在逻辑和美的追求。它在介绍抽象概念时,并不急于给出结论,而是通过一系列精心设计的引子和思考题,引导读者主动去发现和理解。我非常喜欢书中对“群论”在对称性分析中的应用的阐述。作者通过一些简单的几何变换,如旋转、反射,来展示群论如何刻画这些对称操作的结构,这让我第一次体会到抽象代数的美妙之处,以及它与几何之间的深刻联系。在讲解“范畴论”的一些基本思想时,书中也做了非常巧妙的引入,虽然没有深入到复杂的范畴论定义,但通过对同态、同构等概念的类比,让我能够初步领略到范畴论的强大之处,以及它在统一不同数学分支方面的潜力。书中对“流形”和“微分几何”的一些基础概念的提及,也为我打开了新的视野。虽然这部分内容相对较少,但其清晰的引入和对未来学习方向的指引,足以让我对这些高级数学领域产生浓厚的兴趣。总而言之,这本书不仅仅是在教授知识,更是在传递一种数学的哲学思想,它让我看到了数学的深邃和博大,激发了我对未知领域不断探索的渴望。
评分作为一名对抽象数学概念的逻辑推演和结构性理解有着天然偏好的学习者,《线性代数(2版)》这本书展现出的深度和系统性,深深地吸引了我。它不仅仅是一本关于计算技巧的书,更是一本关于数学思维的书。作者在处理概念时,非常注重逻辑的连贯性和递进性。例如,在引入矩阵时,并没有直接给出定义,而是通过线性方程组的系数矩阵,以及线性变换的描述,层层递进地构建出矩阵的完整概念。我尤其欣赏书中对“对偶空间”这一概念的引入和阐述。在许多教材中,对偶空间常常被一带而过,但在这本书中,作者给予了它足够的重视,并且详细地阐述了它与原空间之间的映射关系,以及它在张量分析和微分几何等领域的重要作用。这让我对数学结构的理解又上升了一个层次。书中对“张量”的介绍,也让我受益匪浅。作者并没有将张量处理成一个过于高深的概念,而是通过对向量和多重线性映射的推广,自然而然地引出了张量的概念,并且阐述了张量在物理学和工程学中的广泛应用。这种从具体到抽象,再从抽象回到具体的叙述方式,让我能够更好地理解数学的本质,并且体会到不同数学分支之间的内在联系。这本书对于希望深入理解线性代数理论体系,并将其应用于更高级数学研究的学习者来说,无疑是一本不可多得的佳作。
评分这本《线性代数(2版)》真是我近期阅读中最令人印象深刻的一本教材了。作为一名数学系的学生,我接触过不少线性代数的书籍,但很少有能像它这样,将抽象的概念讲得如此透彻,又将复杂的理论阐述得如此清晰。翻开第一页,我就被作者严谨而又富有洞察力的语言所吸引。书中对向量空间、线性变换、矩阵等核心概念的定义和性质的阐述,不像其他一些教材那样枯燥乏味,而是通过大量的几何直观解释和实际应用案例,让这些概念仿佛触手可及。例如,在讲解子空间时,作者并没有仅仅给出定义,而是通过低维空间的图像和物理空间的类比,让读者能够直观地理解子空间的“形状”和“性质”。而在讨论基和维数时,书中精巧的例子更是帮助我一下子就明白了这些抽象概念的本质,以及它们在描述向量空间时的重要性。我尤其喜欢书中对行列式那一章的处理。行列式的几何意义、代数性质以及与矩阵可逆性的联系,被作者层层剥茧,环环相扣地展现出来。那些曾经让我头疼不已的行列式计算技巧,在书中变得异常容易理解,甚至能够从中找到规律性的东西。此外,书中对特征值和特征向量的讲解也同样出色,它不仅解释了它们是什么,更深入地探讨了它们在动力系统、量子力学等领域的广泛应用,这让我深刻体会到线性代数作为一种数学语言的强大力量,以及它在连接不同学科之间的桥梁作用。总而言之,这本书不仅仅是一本教材,更像是一位循循善诱的老师,引导我一步步走进了线性代数的世界,让我从畏惧到喜爱,从困惑到豁然开朗。
评分当我第一次翻开这本《线性代数(2版)》时,我是一个对数学充满敬畏,但又有些畏难情绪的大学新生。我知道线性代数是很多学科的基础,但书本上那些密密麻麻的符号和公式,常常让我感到无从下手。然而,这本书的编排和语言风格,却像一股清流,瞬间驱散了我内心的不安。它从最基础的线性方程组讲起,没有一开始就灌输大量的理论,而是通过一些简单的实际问题,比如“如何分配资源”、“如何找到最佳路径”等,来引出方程组的概念。然后,再逐步引入向量、矩阵这些工具,将这些抽象的概念与具体的问题联系起来。我尤其赞赏书中对矩阵的讲解,它不仅仅是数字的排列,更是对线性变换的一种描述。书中用了很多篇幅来解释矩阵乘法的几何意义,以及矩阵的各种运算如何对应到几何空间的变换,比如旋转、缩放、投影等等。这让我感觉,我不是在死记硬背公式,而是在学习一种描述和操控空间的新语言。书中对线性无关、基、维数等概念的阐述也非常清晰,作者通过一系列由浅入深的例子,逐步引导读者理解这些抽象但至关重要的概念。即使是最难理解的特征值和特征向量,作者也通过对动力系统稳定性的分析,让它们变得生动起来。这本书就像一位经验丰富的向导,一步步带领我穿越线性代数的迷宫,让我不仅掌握了知识,更培养了我独立思考和解决问题的能力。
评分在我看来,《线性代数(2版)》是一本极其“接地气”的数学教材,它没有回避线性代数在实际应用中的重要性,反而将其融入到了理论的讲解之中。书中对“矩阵分解”的讲解,就是我最欣赏的部分之一。无论是奇异值分解(SVD)、QR 分解还是 LU 分解,作者都不仅仅给出了它们的数学定义和计算方法,更深入地解释了它们在数据压缩、推荐系统、图像识别等领域的应用原理。例如,在讲解 SVD 时,书中详细阐述了如何利用 SVD 来提取图像的关键特征,以及如何通过低秩逼近来压缩图像数据,这让我对 SVD 的理解从“数学公式”上升到了“解决实际问题”的层面。此外,书中对“马尔可夫链”和“图论”中线性代数应用的讲解,也让我耳目一新。作者通过构建转移矩阵,来分析系统状态的演变,以及通过邻接矩阵来研究图的性质,让我深刻体会到线性代数作为一种通用语言,可以用来描述和分析各种复杂的系统。书中还提供了一些实际案例的演算过程,虽然没有给出完整的代码,但其思路和方法对读者自行实现非常有指导意义。这本书的优点在于,它能够让你在学习理论的同时,不断看到数学的强大力量,激发你对数学研究的兴趣,并让你相信,你所学的知识是可以用来解决真实世界问题的。
评分我是一名非数学专业出身,但在工作中却需要经常与数据打交道的工程师。坦白说,起初我拿到这本《线性代数(2版)》时,心里还是有些忐忑的,担心里面的内容过于理论化,难以理解和应用。然而,事实证明我的担忧是多余的。这本书的叙述风格非常适合我这样的读者。它没有一上来就抛出各种复杂的公式和定理,而是从一些非常贴近实际生活和工程应用的场景出发,逐步引入线性代数中的基本概念。例如,在讲解矩阵运算时,作者使用了图像处理中的像素矩阵、经济学中的投入产出模型等生动形象的例子,让我能够迅速理解矩阵在现实世界中的作用。更重要的是,书中对线性方程组的讲解,不仅阐述了高斯消元法等基本求解方法,更深入地剖析了其背后的几何意义,比如超平面与交点的问题,这对于理解问题的可行域和唯一解至关重要。书中关于最小二乘法的章节尤其让我眼前一亮。在数据拟合和回归分析中,最小二乘法是核心技术之一,而这本书不仅清晰地推导了其数学原理,还给出了如何利用矩阵运算来求解的详细步骤,并且提供了相应的伪代码,这对我来说简直是福音。我尝试着将书中的方法应用于我目前正在处理的一个项目,发现效果非常显著,极大地提高了我的工作效率。这本书真正做到了理论与实践的完美结合,让枯燥的数学概念变得实用而有趣,对于像我这样希望在工程领域应用线性代数的读者来说,这本书绝对是必不可少的参考书。
评分我是一名对理论数学情有独钟的研究生,对于严谨性和深度有着极高的要求。在选择线性代数的参考书时,我通常会倾向于那些内容扎实、论证周密的著作。而《线性代数(2版)》正是这样一本令我感到满意的书籍。这本书在保持了数学的严谨性的同时,也没有牺牲理论的深度和广度。它在定义和定理的表述上,力求简洁而精确,避免了不必要的繁琐。书中对抽象代数中的一些核心概念,如群、环、域在向量空间中的体现,都有涉及,这对于我进一步深入研究代数结构非常有帮助。让我印象深刻的是,书中在介绍完基本概念后,并没有止步于此,而是深入探讨了 Jordan 标准型、张量积等更高级的主题。这些内容在许多入门级的教材中是很难见到的,但在《线性代数(2版)》中,作者却能够将其讲得井井有条,条理清晰,并且注重揭示其背后的深刻数学思想。在对线性算子理论的阐述上,本书的贡献尤为突出。它不仅详细介绍了算子的谱理论,还涉及到一些算子代数的基本概念,这对于我理解泛函分析等领域的研究非常有益。书中对证明的组织也十分精妙,常常采用多种证明方法,或者提供一些启发式的思考路径,引导读者自己去发现证明的关键。总而言之,这本书是一本真正意义上的“工具书”,它不仅为我提供了坚实的线性代数基础,更在我进行更深入的数学研究时,成为了我不可或缺的智囊。
评分对于我这种对数学充满好奇心,但又常常被抽象概念搞得晕头转向的读者来说,《线性代数(2版)》简直是一道数学启蒙的光。这本书最大的魅力在于它的“可视化”叙事方式。作者非常擅长利用几何直观来解释代数概念,比如在讲解向量时,书中穿插了大量的二维和三维空间中的向量图示,让我能够非常形象地理解向量的加减、标量乘法以及它们在空间中的表示。而当进入到更抽象的向量空间和子空间时,作者依然没有放弃视觉化的引导,通过对高维空间的类比和延展,帮助我逐步构建起对这些抽象结构的理解。我记得在学习线性变换时,书中用图形的扭曲、旋转、压缩等动态变化来展示线性变换的作用,这比单纯的矩阵乘法公式要直观得多。这种“眼见为实”的学习方式,极大地降低了我的学习门槛,也让我对线性代数产生了浓厚的兴趣。此外,书中还巧妙地将一些看似独立的定理串联起来,例如,通过对矩阵的秩、零空间、列空间和行空间的深入分析,作者揭示了它们之间的内在联系,并最终引申到矩阵的四个基本子空间,这让我对矩阵有了更全面的认识,也为理解更复杂的理论打下了坚实的基础。这本书不仅仅教会了我“是什么”,更教会了我“为什么”,让我能够从更深层次上理解线性代数的精妙之处。
评分我是一个非常注重学习体验的读者,一本好的教材不仅仅是内容的丰富,更在于其表达的清晰度和逻辑的严谨性。从这个角度来说,《线性代数(2版)》无疑是一本非常出色的作品。这本书的叙述风格非常流畅,语言简洁明了,避免了不必要的术语堆砌。作者在讲解每一个概念时,都会先给出直观的理解,然后再进行严谨的数学定义和推导。例如,在讲解“度量空间”和“范数”时,书中首先通过生活中的距离概念来引入,然后再给出数学上的精确定义,这让我能够快速建立起对这些抽象概念的直观认知。此外,书中对“正交性”的讲解也十分到位。作者不仅解释了正交向量的几何意义,还深入探讨了正交基在数据分析和信号处理中的重要作用,例如傅里叶变换的本质就是一种正交变换。让我印象深刻的是,书中对“二次型”的讲解。作者通过对二次曲面的几何性质的分析,以及将其转化为标准型的方法,让我能够深刻理解二次型与矩阵特征值之间的关系,这对于理解优化问题和统计分析至关重要。这本书的结构安排也非常合理,章节之间的过渡自然,前后呼应,让我能够循序渐进地掌握线性代数的知识体系。
评分对于我这种希望能够快速掌握线性代数核心知识,并将其应用于机器学习和人工智能领域的读者来说,《线性代数(2版)》这本书的内容组织和侧重点,可以说完全契合了我的需求。这本书在开头部分就非常迅速地切入到了矩阵和向量的基本运算,并且着重强调了它们在数据表示和处理中的作用。例如,在讲解矩阵乘法时,书中直接将其与神经网络中的权重更新联系起来,让我能够立刻感受到所学知识的实用性。书中对“维度灾难”和“特征提取”等概念的讲解,也非常符合人工智能领域的需求。作者通过对向量空间维度的分析,以及对降维技术(如 PCA)的介绍,让我能够理解为什么在高维数据处理中会遇到挑战,以及如何利用线性代数的工具来解决这些问题。尤其值得一提的是,书中对“概率分布”与线性代数结合的讲解。作者通过对期望值、协方差矩阵等概念的推导,让我能够理解如何利用线性代数来处理和分析概率数据,这对于理解各种机器学习模型(如高斯混合模型、线性判别分析等)至关重要。这本书虽然篇幅不算特别厚重,但其内容的密度和实用性却非常高,真正做到了在有限的篇幅内,将线性代数的核心内容与现代科技发展紧密结合。
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