Linear Algebra with Applications, Books a la Carte Edition (4th Edition)

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出版者:Prentice Hall
作者:Otto Bretscher
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2009-07-22
价格:USD 98.93
装帧:Loose Leaf
isbn号码:9780321655622
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

深入理解线性代数的经典之作:一部革新性的教材 本书旨在为学生提供一个全面、深入且应用驱动的线性代数学习体验。它不仅仅是一本理论的堆砌,更是连接抽象概念与现实世界应用的坚实桥梁。通过精心的结构设计和丰富详实的案例,本教材致力于培养读者对线性代数核心思想的深刻理解,并使其具备运用这些工具解决复杂问题的能力。 核心理念与教学方法 本书的核心教学理念在于强调几何直觉与代数严谨性的完美结合。我们深知,对于初学者而言,线性代数中的向量空间、线性变换、特征值等概念往往显得抽象而难以捉摸。因此,我们采用了可视化引导的教学方法,首先从直观的几何图像和物理意义入手,逐步过渡到严格的代数定义和证明。 关键教学特征包括: 1. 应用驱动的教学设计: 每一章节的引入都紧密围绕一个实际问题展开,无论是数据科学中的主成分分析(PCA)、计算机图形学中的变换,还是工程学中的系统建模,都旨在激发学生的学习兴趣,并清晰展示“为什么我们需要学习这些?”。 2. 平衡理论与计算: 教材对理论基础的阐述毫不含糊,确保读者能够掌握矩阵代数、行列式、内积空间等经典理论的严密性。同时,我们并未忽视计算的重要性。大量的计算练习和对计算工具(如 MATLAB 或 Python 库)的讨论,确保学生能够熟练地在实践中运用所学知识。 3. 结构清晰的章节组织: 内容的组织遵循循序渐进的逻辑,从最基础的线性方程组和矩阵运算开始,逐步深入到向量空间、线性变换的本质,再到特征值理论的威力,最终触及更高级的主题,如正交性、奇异值分解(SVD)的应用等。 内容深度解析 本教材的覆盖范围广阔,旨在满足不同专业背景学生的需求: 第一部分:基础构建——方程、向量与矩阵 本部分是理解后续所有高级概念的基石。我们详细探讨了线性方程组的求解方法,重点介绍了高斯消元法及其背后的矩阵形式。 向量空间的概念引入: 线性组合、生成集、线性相关性等基础概念,通过二维和三维空间的几何实例进行可视化讲解。 矩阵的四种基本子空间: 详尽阐述了列空间、零空间、行空间和左零空间,并强调了它们在理解线性系统解集结构中的核心地位。 第二部分:抽象的深化——向量空间与线性变换 这一部分将视角从 $mathbb{R}^n$ 扩展到更一般的向量空间,是培养学生抽象思维的关键阶段。 基与维数: 严谨定义了基的概念,并证明了其唯一性。 坐标变换: 详细解释了如何通过选择不同的基来改变向量的坐标表示,这是理解矩阵相似性的关键桥梁。 线性变换的表示: 深入剖析了矩阵作为线性变换的表示工具,包括变换的核(Kernel)和像(Range),并探讨了变换的复合。 第三部分:行列式与几何意义 行列式的计算方法虽然重要,但本书更侧重于其几何和代数意义。 几何解释: 行列式被解释为线性变换对面积或体积的缩放因子,这为理解其正负号提供了直观的视角。 性质与应用: 探讨了行列式与矩阵可逆性、线性无关性的深刻联系。 第四部分:特征值理论——系统的核心动力学 特征值和特征向量是分析动态系统稳定性和行为的利器。 特征分解: 详细介绍了如何求解特征值和特征向量,并重点讲解了对角化的条件与意义。 应用实例: 深入探讨了微分方程组(作为连续动态系统的模型)和迭代过程(如马尔可夫链)中的特征值应用,展示了特征值如何揭示系统的长期行为。 第五部分:正交性与几何结构 本部分聚焦于内积空间和正交性,这些概念在线性最小二乘法和数据分析中至关重要。 正交基与 Gram-Schmidt 过程: 系统地介绍了构建正交基的方法及其带来的计算优势。 正交投影: 将投影的概念从 $mathbb{R}^n$ 推广到任意内积空间,并将其应用于解决最小二乘问题——这是实际数据拟合中不可或缺的技术。 奇异值分解 (SVD): 作为线性代数中最强大、最通用的分解工具之一,SVD 被置于重要地位,并辅以丰富的图像处理和数据压缩的实际案例进行说明。 教学特色与资源整合 为辅助学习过程,本书在设计中融入了多种教学辅助手段: 1. 例题与习题的设计: “计算聚焦” (Computation Focus): 专门的例题强调了高效的计算技巧。 “概念探究” (Concept Exploration): 要求读者用文字或几何语言解释现象,强化理论理解。 “应用案例” (Application Vignettes): 短小精悍的真实世界案例,展示理论的直接用途。 2. 证明的完整性与可读性: 所有关键定理都提供了清晰、逻辑严密的证明,同时在证明流程中穿插了注释,以引导学生理解证明的每一步动机。 3. 强大的跨学科连接: 每一章末尾都设有“进阶主题链接”,简要介绍线性代数在概率论、数值分析、信号处理等领域的拓展应用方向,为有志于深造的学生提供指引。 本书承诺为每一位读者提供一个坚实而富有启发性的线性代数学习旅程,使其不仅掌握运算技巧,更能洞察数学结构背后的深刻含义,为后续的工程、科学或数据分析学习打下不可动摇的数学基础。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我是一名对物理学,特别是计算物理学领域充满热情的学生。我知道线性代数是解决许多物理问题的关键工具,从量子力学的波函数表示到经典力学中的刚体运动分析。在寻觅一本既能提供扎实理论基础又能展示其在物理学中广泛应用的教材时,《Linear Algebra with Applications》第四版引起了我的注意。这本书的内容安排非常流畅,它从向量和矩阵的初步介绍开始,逐步深入到线性方程组的求解、向量空间、线性变换、特征值和特征向量等核心概念。这些概念是理解许多物理现象的基础。我特别欣赏书中关于行列式的几何意义和其在求解线性方程组中的作用的讲解,这与物理学中的许多问题,例如计算系统的稳定性和模式分析,有着密切的联系。书中对特征值和特征向量的深入探讨,更是为理解量子力学中的能量本征值和本征态,以及经典力学中的振动模式和模态分析提供了坚实的基础。我尤其喜欢书中关于矩阵对角化和它在简化复杂系统行为分析中的应用,这与解决物理学中的微分方程组问题息息相关。书中还包含了一些关于数值线性代数的内容,例如迭代方法求解大型线性方程组,这对于处理大规模的物理模拟至关重要。作者在解释数学概念的同时,总是会辅以清晰的物理学例子,例如用矩阵来表示物理系统的变换,或者用特征值来描述系统的内在属性,这让我能够更直观地理解这些理论的物理含义。这本书不仅教授了知识,更重要的是它赋予了我用数学语言来描述和解决物理问题的能力。

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我是一名对游戏开发和计算机图形学领域充满热情的学生,我知道线性代数在这些领域中扮演着至关重要的角色,从三维空间的变换到物理引擎的模拟。在寻找一本能够系统学习线性代数并重点展示其在图形学中应用的教材时,《Linear Algebra with Applications》第四版无疑是一个绝佳的选择。这本书的内容组织非常合理,它从最基础的向量和矩阵运算开始,逐步深入到线性方程组、向量空间、线性变换、行列式、特征值和特征向量等核心概念。这些概念是理解和实现三维图形渲染的基础。我特别欣赏书中关于齐次坐标和变换矩阵的详细讲解,这对于在三维空间中实现平移、旋转、缩放等基本变换至关重要。书中对矩阵的复合运算以及其在组合变换中的应用,让我能够理解如何构建复杂的图形场景。此外,书中关于正交矩阵和旋转矩阵的讨论,为我理解相机视角和物体朝向的表示提供了理论基础。我非常喜欢书中关于特征值和特征向量的讲解,尽管在图形学中的直接应用可能不如其他领域那么普遍,但它为理解一些高级的物理模拟和粒子系统提供了潜在的思路。作者在解释数学概念时,总是会用游戏开发中的实例来辅助说明,例如用矩阵来表示模型的顶点坐标,或者用变换矩阵来控制摄像机的位置和方向,这极大地帮助我理解了这些抽象的数学原理。这本书不仅仅是知识的传递,它更像是为我提供了构建虚拟世界的数学蓝图,让我看到了数学在创造令人惊叹的视觉效果中的强大能力。

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作为一名对人工智能和机器学习领域充满向往的初学者,我深知线性代数是理解这些前沿技术不可或缺的基石。在寻找能够系统学习线性代数并重点突出其在AI应用的书籍时,《Linear Algebra with Applications》第四版成为了我的首选。这本书的内容组织非常精妙,它从最基本的向量和矩阵运算开始,循序渐进地引入了线性方程组、向量空间、线性变换、行列式、特征值和特征向量等关键概念。这些概念在构建和理解机器学习算法中扮演着核心角色。我特别欣赏书中关于矩阵分解,如奇异值分解(SVD)和LU分解的详细讲解,以及它们在降维(如PCA)、推荐系统和自然语言处理中的广泛应用。例如,SVD在文本数据中的应用,帮助我理解了如何从大量的文本信息中提取出有用的特征。书中对线性回归和最小二乘法的深入阐述,为我理解监督学习算法奠定了基础。此外,书中还涉及了优化理论的基础,这与训练神经网络等机器学习模型至关重要。作者在解释数学概念时,总是会用生动形象的例子来辅助说明,例如将矩阵乘法解释为向量的线性组合或者空间变换,这极大地帮助我理解了这些抽象的数学原理。这本书不仅仅是知识的堆砌,它更像是为我打开了通往人工智能世界的一扇门,让我看到了数学在驱动智能技术发展中的强大力量。

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作为一名正在攻读工程学位的学生,我对线性代数的理解一直停留在解决具体问题的层面,总觉得它与更深层的理论知识之间似乎隔了一层模糊的屏障。然而,这本《Linear Algebra with Applications》彻底改变了我的看法。这本书的“Books a la Carte Edition”设计本身就给了我很大的灵活性,我可以根据课程进度和自己的学习节奏来选择性地阅读和打印,这种方式大大减轻了传统厚重教材的负担。但更重要的是,它在内容深度和广度上的平衡做得非常出色。书中对线性代数的理论基础,如向量空间、线性变换、行列式、特征值和特征向量等,进行了详尽的阐述,并且提供了严谨的数学证明。但同时,它并没有止步于此,而是花费了大量的篇幅来展示这些理论如何在工程领域中得到实际应用。我特别欣赏书中关于线性方程组解法的讨论,不仅介绍了高斯消元法,还深入探讨了LU分解、QR分解等更高效的数值方法,并结合了在电路分析、结构力学等工程问题中的具体应用。这些内容让我对如何利用线性代数来建模和解决复杂的工程问题有了更深刻的理解。例如,在学习马尔可夫链时,书中展示了如何利用矩阵的幂运算来预测系统的长期行为,这在控制系统设计和系统仿真中是至关重要的。书中还涉及了数值线性代数的一些基础概念,如条件数和数值稳定性,这对于工程应用来说是必不可少的,能够帮助我们理解数值计算的局限性和如何选择合适的算法。总而言之,这本书不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的导师,它引导我从宏观到微观,从理论到实践,构建起一个完整的线性代数知识体系,并且让我看到了这个知识体系在工程实践中的巨大价值。

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这本书绝对是我过去几年里读过的最令人振奋的数学教材之一。虽然我的专业并非纯数学,而是侧重于应用科学,但我一直对线性代数在现实世界中的强大作用感到好奇。这本书恰好满足了我的需求,它不仅清晰地介绍了核心概念,更重要的是,它将这些抽象的数学工具与实际应用紧密地联系起来。作者在介绍向量空间、矩阵运算、特征值和特征向量等基本概念时,思路非常清晰,逻辑性极强,仿佛在我脑海中构建了一个坚实的知识框架。更令我惊喜的是,书中穿插了大量的案例研究,从图像处理、机器学习到经济学模型,这些真实的例子让我切实感受到线性代数的力量。例如,书中关于主成分分析(PCA)的章节,用非常易懂的方式解释了如何利用线性代数的原理来降维和提取数据中的关键信息,这对我理解数据分析和模式识别非常有帮助。我尤其喜欢作者在讲解过程中对“为什么”的深入探讨,而不是仅仅罗列公式和定理。他们会解释一个概念的几何意义,或者它在实际问题中扮演的角色,这使得学习过程更加直观和有吸引力。即使是一些我初次接触的理论,比如奇异值分解(SVD),通过书中丰富的图示和逐步的推导,我也能够逐步理解其本质和应用。这种“带着应用学数学”的方式,让我觉得学习过程充满了成就感,也激发了我进一步探索线性代数在其他领域的潜力的兴趣。这本书的语言风格也十分亲切,没有过多的专业术语堆砌,即使是初学者也能较快地进入状态。它鼓励读者主动思考,而不是被动接受,这种教学理念在如今的教育模式中尤为宝贵。

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作为一名对生物信息学领域充满好奇的学习者,我一直在寻找能够连接数学理论与生物学应用的教材,而《Linear Algebra with Applications》第四版恰好满足了我的需求。这本书的独特之处在于,它不仅提供了对线性代数核心概念——如向量空间、矩阵运算、线性变换、特征值和特征向量——的清晰而全面的介绍,更重要的是,它将这些抽象的数学工具与生物信息学中的实际应用场景紧密地结合起来。例如,书中关于矩阵的奇异值分解(SVD)的讲解,就非常清晰地阐述了它在基因表达数据分析中的应用,如何通过SVD来识别基因表达模式,或者进行降维以可视化高维基因数据。我对书中关于图论和矩阵表示的章节尤为感兴趣,它解释了如何利用邻接矩阵来表示生物分子网络,并如何通过特征向量来分析网络的中心性和连接模式,这对于理解基因调控网络和蛋白质相互作用网络至关重要。书中还深入探讨了线性回归和最小二乘法在基因组学数据拟合中的应用,例如在寻找基因序列中的特定模式时。作者在解释这些数学概念时,总是会辅以具体的生物学例子,这极大地激发了我学习的兴趣,也让我看到了数学在理解生命科学复杂性方面的巨大潜力。这本书不仅仅是一本数学教材,它更像是一座桥梁,连接了抽象的数学世界和充满活力的生物学研究,让我能够用更强大的工具来探索生命的奥秘。

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作为一名金融专业的学生,我一直对数学在金融建模中的应用感到着迷。线性代数,特别是矩阵理论,在金融领域有着极其广泛的应用,例如投资组合优化、风险管理、计量经济学等等。当我开始寻找一本能够系统学习线性代数并结合金融应用的教材时,《Linear Algebra with Applications》第四版立刻吸引了我。这本书的章节安排非常得当,它从最基本的向量空间和线性变换开始,然后深入到矩阵的对角化、特征值、特征向量等关键概念,这些都是构建复杂金融模型的基础。我尤其喜欢书中对实际金融问题的案例分析,例如利用马尔可夫链来分析股票价格的变动趋势,或者利用线性代数来解决投资组合中的方差最小化问题。书中对矩阵分解的讲解,如LU分解和QR分解,以及它们在数值计算中的稳定性分析,对于理解一些复杂的金融计量模型非常重要。此外,书中还涉及了优化理论的一些基础知识,这与金融领域的投资组合优化问题息息相关。作者在解释理论的同时,会不断地提醒读者这些概念在现实世界中的应用,这种“应用驱动”的学习方式让我觉得非常有价值。即使是我初次接触的某些数学概念,通过书中丰富的图示和逐步的推导,我也能够理解其深层含义。这本书不仅教授了知识,更重要的是培养了我用数学语言来分析和解决金融问题的能力。它让我看到了线性代数这门看似纯粹的数学学科,在金融这个高度应用领域的巨大潜力和魅力。

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我一直对计算机科学和数据科学领域充满热情,而我深知线性代数是这两个领域不可或缺的基石。在寻找合适的学习材料时,我被《Linear Algebra with Applications》的第四版深深吸引。这本书的内容组织非常合理,从最基础的向量和矩阵运算开始,逐步深入到更复杂的概念,如内积空间、酉变换、约当标准型等。它不仅提供了扎实的理论基础,更重要的是,它将这些抽象概念与计算机科学中的实际应用场景巧妙地结合起来。例如,在讲解矩阵的秩和零空间时,书中就联系了线性方程组的解的存在性和唯一性,以及它在数据压缩和降噪中的潜在应用。对特征值和特征向量的深入探讨,更是让我理解了像主成分分析(PCA)和奇异值分解(SVD)这样的降维技术,这些技术在机器学习、图像识别和自然语言处理中扮演着核心角色。我特别喜欢书中关于线性回归的章节,它清晰地展示了如何利用最小二乘法来拟合数据,这对于理解许多统计模型和机器学习算法至关重要。此外,书中还提供了一些关于矩阵求逆的数值方法的讨论,以及它们在计算机模拟中的应用,这对于我们进行大规模数据处理和算法实现非常有启发。书中不仅仅是给出公式,更注重解释公式背后的几何意义和实际含义,这使得学习过程更加生动有趣。尽管有些章节的数学推导较为深入,但通过书中提供的丰富的例子和练习,我能够逐步理解并掌握。这本书成功地将线性代数的抽象理论转化为解决实际问题的强大工具,让我在学习计算机科学的道路上更加自信。

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作为一名对信号处理和通信系统领域有着浓厚兴趣的学习者,我一直认为线性代数是理解这些复杂系统原理的核心。在寻找一本能够系统学习线性代数并重点突出其在信号处理和通信中的应用的教材时,《Linear Algebra with Applications》第四版成为了我的首选。这本书的内容安排非常精妙,它从最基础的向量和矩阵运算开始,循序渐进地引入了线性方程组、向量空间、线性变换、行列式、特征值和特征向量等关键概念。这些概念在信号的表示、分析和处理中扮演着至关重要的角色。我特别欣赏书中关于内积空间和正交性的讲解,这对于理解信号的正交分解、傅里叶变换以及滤波器设计等内容至关重要。书中对矩阵的各种分解,如QR分解和SVD的深入探讨,以及它们在最小二乘法估计和信号去噪中的应用,为我理解更复杂的信号处理算法提供了坚实的基础。此外,书中还涉及了向量和矩阵的范数概念,这对于分析信号的能量和稳定性非常重要。作者在解释数学概念时,总是会用信号处理中的实例来辅助说明,例如将信号表示为向量,将系统表示为矩阵,以及用特征值来分析系统的频率响应,这极大地帮助我理解了这些抽象的数学原理。这本书不仅仅是知识的传递,它更像是为我打开了通往信号处理世界的一扇门,让我看到了数学在解析和操纵信息中的强大力量。

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我是一名对统计学和概率论有浓厚兴趣的学生,而线性代数无疑是这两个领域的核心支撑。在寻找一本既能扎实讲解线性代数理论,又能突出其在统计学中应用的教材时,《Linear Algebra with Applications》第四版是一个绝佳的选择。这本书的结构安排非常清晰,它从向量空间和线性变换的基本概念入手,逐步深入到内积空间、正交性、投影等关键主题。这些概念在统计学中有着广泛的应用,例如在回归分析中,我们可以将残差平方和的最小化看作是寻找一个向量在某个子空间上的最佳投影。书中关于最小二乘法的详细讲解,以及它在线性回归模型中的应用,对我理解统计推断的原理非常有帮助。此外,书中对特征值和特征向量的讨论,也与主成分分析(PCA)紧密相关,PCA是统计学中一种非常重要的降维技术,能够帮助我们从高维数据中提取关键信息。书中对矩阵的各种分解,如SVD,也为理解更复杂的统计模型提供了基础。我特别欣赏书中对数学概念的几何解释,这使得抽象的代数概念变得更加直观易懂。例如,将线性方程组的解集看作是向量空间的子集,或者将线性变换看作是空间的一种变换,这些几何视角极大地加深了我对理论的理解。这本书不仅仅是知识的传递,更重要的是它教会我如何运用线性代数的工具来解决统计学中的实际问题,例如数据分析、模式识别和模型建立。

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