spContent=本课程主要是面向新文科专业——尤其是经管类专业——学生开设的线性代数,线性代数是一门结构紧凑、相对抽象的数学学科,注重培养学生化一般为特殊、化抽象为具体的学习方法和思考方式,注重培养学生透过现象看本质的抽象思考能力。本课程强调概念和理论的直观含义和实际应用,注重培养学生学以致用的意识、习惯和能力,注重培养学生自主学习的意识、习惯和能力。
本课程主要是面向新文科专业——尤其是经管类专业——学生开设的线性代数,线性代数是一门结构紧凑、相对抽象的数学学科,注重培养学生化一般为特殊、化抽象为具体的学习方法和思考方式,注重培养学生透过现象看本质的抽象思考能力。本课程强调概念和理论的直观含义和实际应用,注重培养学生学以致用的意识、习惯和能力,注重培养学生自主学习的意识、习惯和能力。
—— 课程团队
课程概述
本课程以线性方程组求解问题为背景, 以矩阵为主线, 依次学习矩阵和行列式,线性方程组和向量组,特征值和特征向量以及二次型四部分内容。本课程注重强调概念和理论的直观含义和实际应用,注重培养学生学以致用的意识、习惯和能力,注重培养学生自主学习的意识、习惯和能力。注重培养学生化一般为特殊、化抽象为具体的学习方法和思考方式,注重培养学生透过现象看本质的抽象思考能力。
一、本课程的学科特点:
1.起点基础: 线性代数的知识基础只需要数的运算和运算法则以及数学归纳法,堪称零基础。无论其他数学类课程学的好与坏,从知识基础方面看,都不会影响学好线性代数。
2.结构紧凑:本课程的各部分知识之间构成一个环环相扣的体系。计算上,有贯穿课程始终的计算工具——方阵的行列式和矩阵的初等变换;概念上,有一些基本概念以及相关的问题贯穿课程的始终,例如方阵的可逆性和矩阵的秩。学习时,需要同学们循序渐进,步步深入。
3.相对抽象:相对于“微积分”或“高等数学”来说,“线性代数”的概念相对更抽象,理论上证明推导的要求也更高些。针对这一特点,在课程的学习中我们注重培养同学们化一般为特殊、化抽象为具体的学习方法和思考方式,注重培养同学们透过现象看本质的抽象思考能力。
二、本课程的学习建议:
1.培养良好的线上课中学习习惯,努力提升自主学习能力:按照教学进度合理安排自主学习时间,听课期间保证不受打扰,准备好草稿纸与笔,看到例题讲解时,建议先暂定视频播放,自己限时3-5分钟试做一下,然后再学习视频讲解;积极参与线上安排的话题讨论,积极在讨论区发言和提问。
2.培养良好的课外预习和复习习惯,努力提升提出问题的能力:无论线上线下学习时,希望养成课前预习、课后养成及时复习的习惯,每次做课外作业或测验前花上5-10分钟,简要梳理本单元所学内容,做到对本单元学习的概念、公式和定理不仅知其然,还知其所以然,进而达到知其不得不然,就也是要善于从整体出发思考这些内容出现的必然性,要在复习中提升自己提出问题的能力。
3.培养及时、限时、独立完成作业的习惯,提升一般化抽象化的能力:作业是用来复习巩固所学内容的,及时地完成作业往往能达到事半功倍的效果;作业也是师生进行交流反馈的重要渠道,只有限时、独立地诚实地完成作业或测验才能传递有效信息,才能让老师及时了解同学们的学习效果,进而及时做出有针对性的教学安排。
完成作业时要努力做到:想清楚,写清楚,算准确。习题贵精不贵多,要学会及时反思总结的习惯,通过反思总结达到举一反三的效果,提升自己一般化抽象化的能力。
授课目标
- 知识层面:希望能让同学们为学习后续的课程打下坚实的线性代数知识基础。
- 能力层面:希望能让同学们学会善于抽象思考,养成独立思考和学以致用的习惯、意识和能力。
- 价值层面:希望能让尽可能多的同学们感受到线性代数是有趣的,体会到线性代数是有广泛应用的。
课程大纲
矩阵和行列式
课时目标:1. 理解矩阵概念,掌握矩阵的线性运算、乘法和转置。2. 理解行列式的概念,掌握行列式的性质,掌握计算行列式的基本方法。 3. 了解分块矩阵概念,会用分块矩阵简化矩阵的运算和行列式的计算 。4. 理解可逆矩阵的概念,掌握矩阵可逆的条件和求逆公式,掌握可逆矩阵的性质。 5. 了解初等变换的概念,了解初等矩阵的概念和性质,掌握用初等行变换将矩阵化为阶梯形矩阵和简化阶梯形的方法,掌握求逆矩阵的初等行变换法。 6. 理解矩阵的秩的概念和性质,了解矩阵等价和等价标准形
1.1 矩阵的概念 ~~~1课时
1.2 矩阵的运算 ~~~2课时
1.3 方阵的行列式 ~~~3课时
1.4 矩阵的分块 ~~~1课时
1.5 可逆矩阵 ~~~2课时
1.6 矩阵的初等变换 ~~~2课时
1.7 矩阵的秩 ~~~1课时
线性方程组和向量组
课时目标:1. 会用克拉默法则,掌握用初等行变换求解线性方程组的方法,掌握线性方程组解的判定方法。 2. 了解n维向量的概念和线性运算,理解线性组合和线性表示的概念,理解线性相关和线性无关的概念,掌握线性相关和线性无关的判定方法,理解向量组的秩的概念和性质。 3. 理解齐次线性方程组基础解系、通解的概念,掌握齐次线性方程组的基础解系和通解的求法,理解非齐次线性方程组的通解的概念及其解的结构。 4. 了解n维向量的内积、长度的概念,理解标准正交基和正交矩阵的概念,掌握向量组正交化的施密特方法。
2.1 线性方程组解的求法和判定 ~~~3课时
2.2 向量组的线性结构~~~5课时
2.3 线性方程组解的结构~~~2课时
2.4 R^n的标准正交基~~~2课时
特征值和特征向量
课时目标:1. 理解特征值和特征向量的概念和性质,掌握特征值和特征向量的求法。 2. 理解矩阵相似的概念、性质及矩阵可相似对角化的充分必要条件,掌握将矩阵化为相似对角矩阵的方法。 3. 掌握实对称矩阵的特征值和特征向量的性质。
3.1 特征值和特征向量的概念、性质和求法~~~3课时
3.2 矩阵相似与矩阵可对角化~~~3课时
3.3 实对称矩阵的特征值和特征向量~~~2课时
二次型
课时目标:1. 掌握二次型及其矩阵表示, 了解二次型秩的概念,了解合同变换和合同矩阵的概念。2. 了解二次型的标准形的概念,掌握用正交变换法和初等变换法化二次型为标准形的方法,会用配方法化二次型为标准形,了解规范形的概念和惯性定理。3. 理解正定二次型、正定矩阵的概念,并掌握其判别法,了解二次型有定的概念
4.1 二次型的基本概念~~~2课时
4.2 二次型的标准形和规范形~~~4课时
4.3 二次型的有定性~~~2课时
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预备知识
证书要求
为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。
电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。
完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。
认证证书申请注意事项:
1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。
2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。
参考资料
卢刚 主编 线性代数(第四版)高等教育出版社,2020
卢刚 主编 线性代数中的典型例题分析与习题(第三版)高等教育出版社, 2020