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SPOC学校专有课程
线性代数
第1次开课
开课时间: 2020年03月20日 ~ 2020年07月30日
学时安排: 4
当前开课已结束 已有 2331 人参加
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spContent=欢迎加入西安工业大学线性代数SPOC课程,开启“线代之旅”。
欢迎加入西安工业大学线性代数SPOC课程,开启“线代之旅”。
—— 课程团队
课程概述

       线性代数是普通高等院校普遍开设的一门数学公共基础课,是后续开设专业课程的必修课,是考研数学必考课程,同时也是理论和算法最成熟,应用最广泛的数学分支之一,线性代数在计算机科学、物理学、电子工程学、机械工程学、统计学等多个领域中有着广泛的应用。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;在高等数学、微分方程、离散数学、算法分析与设计、计算机图形图像处理等课程中矩阵、向量、线性变换是经常要用的知识;随着计算机的普及,线性代数在理论和实际应用中的重要性更加突出,这使得诸如计算机专业、电子信息专业、自动控制专业以及经济管理专业等对线性代数内容从深度和广度方面都提出了更高的要求.  


 


       线性代数课程涵盖线性方程组与矩阵初步、行列式、矩阵、向量组及其相关性、二次型等相关理论知识。课程内涵丰富、浓缩精华、灵活运用,能有效训练同学们的抽象思维能力、提高逻辑推理能力、培养实际应用能力。


 


       本课程主要从具体到抽象来培养同学们的逻辑思维能力,从浅层到深层来提高同学们分析问题的能力,从特殊到一般来拓宽同学们解决问题的思路。主要特点是突出以学生为中心,以线性方程组为引线,以矩阵和向量为主要工具,以线性变换为主要手段,以紧贴实际的案例为应用,覆盖线性代数中的基本理论与典型方法。


 


       课程团队由多名长期坚持在教学科研一线的骨干教师构成,教学经验丰富,对于这门课程具有独立新颖的教学思路,授课方式生动富有吸引力;课程支撑平台由视频授课、讨论区师生互动、在线测试等模块组成,从各方面督促学生进行高效学习。


授课目标

通过本课程的学习,学生应具备以下能力:


课程目标1:通过系统的学习,能够理解线性代数课程中的基本概念及基本理论,熟练掌握基本思想和基本方法。能够将所学线性代数的语言工具用于工科各专业问题的表述。


课程目标2:能够运用线性代数的理论与方法,针对具体的工程问题建立数学模型并求解。


课程目标3:通过线性代数中基本方法的运用,使学生能够基于线性代数的原理和数学模型方法正确表达复杂工程问题。并逐步培养和提高运用数学知识解决工科各专业在研发、生产和使用中分析和解决复杂工程问题的能力。


成绩 要求

成绩按百分制计分,其中单元测验占45%,期末考试占50%,讨论互动占5%。最后成绩为60~80分者计为合格,81~100分者计为优秀。


成绩合格及优秀的同学可根据需要申请认证证书。


课程大纲
线性方程组及其矩阵
课时目标:掌握线性方程组的矩阵解法;学会利用矩阵的初等行变换将矩阵化为行最简形矩阵;掌握秩的求法;理解并掌握线性方程组解的存在定理.
1.1 线性方程组的“新衣”
1.2 初识矩阵
1.3 线性方程组的矩阵解法
1.4 重要的不变量——矩阵的秩
1.5 线性方程组解的存在定理
1.6 例题讲解
线性方程组的行列式解法
课时目标:掌握行列式的定义、性质以及一些高阶行列式的计算方法;理解并掌握克莱默法则.
2.1 二阶行列式、三阶行列式
2.2 n阶行列式
2.3 行列式的性质
2.4 线性方程组的行列式解法——克莱默法则
2.5 范德蒙行列式
2.6 行列式的完全展开式——行列式的另一定义
2.7 例题讲解
再识矩阵
课时目标:掌握矩阵的加减法、数乘、乘法及转置运算;了解分块矩阵的有关运算。掌握方阵的幂、方阵的行列式的计算;掌握方阵可逆的判定定理及可逆矩阵逆矩阵的求法.
3.1 随处可见的矩阵
3.2 矩阵的线性运算
3.3 矩阵的乘法
3.4 转置矩阵以及对称矩阵
3.5 “化繁为简”的矩阵分块法
3.6 初等变换与初等矩阵
3.6.1 初等变换
3.6.2 初等矩阵
3.6.3 初等矩阵的应用
3.7 逆矩阵
3.7.1 可逆矩阵
3.7.2 逆矩阵的求法以及矩阵方程求解
3.8 矩阵与行列式
3.9 例题讲解
向量组的线性相关
课时目标:掌握n维向量的概念与运算性质;掌握向量组的线性相关与线性无关的判定方法;学会向量组的秩的求法.
4.1 n维向量
4.2 向量组的线性表示与线性组合
4.3 向量组的线性相关性(上)
4.4 向量组的线性相关性(下)
4.5 极大线性无关组
4.6 向量组的秩
4.7 例题讲解
向量空间及线性方程组解的结构
课时目标:理解向量空间以及基的概念;掌握齐次线性方程组与非齐次线性方程组具有无穷解时解的结构
5.1 向量空间
5.2 齐次线性方程组解的结构
5.3 非齐次线性方程组解的结构
5.4 例题讲解
矩阵的相似对角化
课时目标:掌握向量的内积与正交化的过程;掌握方阵特征值及特征向量的求法;掌握两个方阵相似的判定与两矩阵相似的相关性质;掌握实对称矩阵的对角化方法.
6.1 向量的内积和正交
6.2 特征值与特征向量
6.3 相似矩阵
6.4 对称矩阵及其相似对角化
6.5 例题讲解
实二次型
课时目标:掌握二次型通过正交线性变换化为标准型的方法;掌握二次型正定性的判定方法.
7.1 对称矩阵的对角化
7.2 二次型及其标准型
7.3 化二次型为标准形
7.4 正定二次型
7.5 例题讲解
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预备知识

中学数学知识


高等数学知识


参考资料

1《简明线性代数教程》(第三版)柴伟文 主编,科学出版社,2019.


2《线性代数》同济大学编(第六版) 高等教育出版社 2014.


3《线性代数》孙良主编 高等教育出版社 2016.


4 Linear Algebra and Its Applications(第五版)David C. Lay,Steven 机械工业出版社, 2018.


源课程

该SPOC课程部分内容来自以上源课程,在源基础上老师进一步增加了新的课程内容

西安工业大学
5 位授课老师
路畅

路畅

副教授

马晓丽

马晓丽

讲师

汪威威

汪威威

讲师

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