编者荐语:

还记得曾经的线性代数吗?!这篇有趣的文章有没有让你想起什么~~

一起来看看吧。

线性数学小故事 把线性代数学成诗歌(1)

把线性代数学成诗歌

线性数学小故事 把线性代数学成诗歌(2)

@来自全国大学生

对大学生而言,“线性代数”这个词并不陌生,因为刚入大学就有一门课程——线性代数在等着,可要是具体讲清楚什么是线性代数,也不是那么容易的事情。

百度百科对于线性代数解释如下:

知识卡片

什么是线性代数?

线性代数是数学的一个分支,它的研究对象是向量,向量空间(或称线性空间),线性变换和有限维的线性方程组。向量空间是现代数学的一个重要课题;因而,线性代数被广泛地应用于抽象代数和泛函分析中;通过解析几何,线性代数得以被具体表示。线性代数的理论已被泛化为算子理论。由于科学研究中的非线性模型通常可以被近似为线性模型,使得线性代数被广泛地应用于自然科学和社会科学中。

看了百度百科关于线性代数的解释,是不是感觉很复杂?是不是感觉很难?

这么复杂的一门课程,线性代数学起来一定很难吧?对于绝大多数人也许回答:是的。

但是对于有些人来说,他们把线性代数学成了诗歌。也许你会笑,怎么可能?线性代数跟诗歌根本是两条平行线,怎么可能相交?

嗨,还真别说,真的有人就让线性代数和诗歌这两条看起来平行的“平行线”相交,不但把特别难的线性代数知识点变成了容易记忆的诗歌,还在诗歌中捋顺代数中知识点之间的关系,增加对线性代数各个知识点的理解呢。

线性数学小故事 把线性代数学成诗歌(3)

下面就随小编一起来感受一下吧。我们先看一下这一首《矩阵》:

凡物皆数千古传,数系几度被拓展。

矩阵代数为哪般?莫过集成数与算。

加减数乘尚简单,矩阵乘除非等闲。

深究子式可得秩,初等变换不变量。

感觉怎么样?首句“凡物皆数千古传”大开大合,就把我们带入浩瀚的历史长河,一下子就带你走到古希腊,近距离体会数学家毕达哥拉斯(约公元前580年-公元前500年)“凡物皆数”的观点。

事实上,从有理数到实数再到复数,“数”的家族不断扩展。近代数学已经开始讨论更抽象的“数”了。诗歌作者在这里表达了与单个的“数”相比,矩阵可以看成“批量”的数,让读者更容易理解什么是矩阵(当然,在这里所讨论的矩阵主要是元素取自实数集的情形),矩阵运算可以看成是以前所学的“数”的运算的集成。而线性代数里所要讨论的正是这种“集成运算”的性质和应用。

最近有一本数学书《万物皆数》特别火,相信这本书名也是从此毕达哥拉斯的观点引申而来的,与诗词作者的思想不谋而合。

本诗歌中的”深究子式可得秩“又介绍了矩阵的一个重要性质,这就是“矩阵的秩是初等变换下的不变量,也就是说,初等变换不改变矩阵的秩”。可谓一句话点睛,告诉我们矩阵秩的重要性。

线性数学小故事 把线性代数学成诗歌(4)

一首《矩阵》朗朗上口,不但传递了数学的历史发展脉络,还向我们介绍了矩阵的性质,简直是背下来这首诗搞定了线性代数“矩阵”这一章内容啊!对于线性代数“学困生”的小编来说,真是一个福音。

小编已经迫不及待去看看其他线性代数的诗歌了,那么跟着小编一起,开始学习这些代数与诗词混搭的“绝世武功秘籍”吧。

《行列式》

众数纵横成方阵,

多少玄机藏其中。

行列算尽得一值,

却是智取胜强攻。

奇次对换变符号,

转置倍加果相同。

妙手巧化繁为简,

八仙过海显神通 。

n维向量

物理几何论向量,

通观大小及方向。

且看加法与数乘,

代数形式可推广。

分块矩阵向量组,

手足情深常相伴。

线性相关有冗余,

选出代表得精华。

[1]借助分块矩阵的概念,我们可以把矩阵的问题与向量组的问题联系起来,达到相得益彰的效果。

[2]向量组的线性相关性是《线性代数》中的重点和难点之一,讨论线性相关性的一个目的是为“选举代表”提供理论依据(或标准)。这里所说的“代表”包括:向量组的极大线性无关组,向量空间的基,以及下一章将要介绍的齐次线性方程组的基础解系。很多问题都可以借助这些“代表”来解决。

线性数学小故事 把线性代数学成诗歌(5)

线性方程组

欲解线性方程组,

需知初等行变换。

矩阵化至最简形,

字里行间有答案。

西称高斯消元法,

东方古著见九章。

代数文章日月异,

真理妙谛永流传。

特征值与特征向量

矩阵相似必等价,

常问可否对角化。

一般方阵难求幂,

对角化后事好办。

为此先求特征值,

解罢方程得向量。

特征向量如不足,

标准形式归若当*。

* 根据线性代数教材中的定理和定义:n阶矩阵A相似于对角矩阵的充分必要条件是A有n个线性无关的特征向量. n阶复矩阵A一定相似于若当形矩阵.

二次型

对称矩阵二次型,

相关理论总对应。

是否合同有标准,

惯性指数定分明。

线面多姿无穷尽,

分门别类看方程。

坐标变换寻常事,

斗转星移扭乾坤。

线性数学小故事 把线性代数学成诗歌(6)

这六首诗是不是很好地帮你理解了线性代数知识?帮你更清楚线性代数各个知识点之间的联系和关系呢?

好东西就要分享呀,快把这些线性代数的诗歌分享给你的好朋友吧。

注:文章转自公众号“科学出版社数学教育”,作者张小向、张中兴

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