線上性代數課程中,矩陣一直貫穿著整個的學習過程。其實不僅如此,在整個數學界甚至其他學科,矩陣都有著極其不平凡的地位。而
談要到學矩陣,中國誰學得最溜。那必然是我著名數學家,中國現代數學之父華羅庚先生了。
何出此言呢?有許多國外的數學家都
稱華羅庚是“玩矩陣的魔鬼”
。還有一句很出名的話是這麼說的,
“龍生龍、鳳生鳳,華羅庚的學生會打洞
”。下面,小編就給大家介紹一下華羅庚學派的
打動原理
。然後,我們將打動原理應用在行列式求解中,
用打洞原理這把牛刀來殺行列式這隻雞
。
注:文中的符號DetA表示矩陣A的行列式。(這是小編的習慣,也是數學規範寫法。)
學習
打洞原理介紹
首先,我們必須明白,以下這一點
左乘矩陣相當於對原矩陣進行了初等行變換,右乘矩陣相當於對原矩陣進行了初等列變換。
打洞原理
1 打洞原理
已知矩陣A是n級方陣、B為n×m級矩陣、C為m×n級矩陣、矩陣D是m級方陣,
(1)當矩陣A可逆時(即DetA≠0),
我們對圖中矩陣A、B、C、D組成的分塊矩陣進行初等行變換,對矩陣A乘以矩陣CA加到在C上,如此一來,我們就用矩陣A幹掉了矩陣C,然後直接取行列式即可得到我們圖中的答案。
(2)當矩陣D可逆時(即Det≠0),
可以使用同樣的方法,用矩陣D幹掉矩陣B,就可以得到答案了。(請讀者們思考自己證明)。
那又為什麼要稱之為打洞原理呢?因為我們對分塊矩陣使用初等變換後,
出現了0,而0在以前的電報語言中稱為“洞”
,就算沒見過,在電視劇裡應該看到過不少吧。
這個結論怎麼記住呢?以可逆的那個矩陣為中心,順時針旋轉。
學習
2 打洞原理的一個推論
推論
在考研數學或者普通考試中的行列式計算過程中,這個推論用得更頻繁一些,極其好用。
打洞原理應用(殺雞用牛刀)
一個簡單例子,行列式計算問題,前面我們使用
加邊法(升階法),拆分法、利用行列式的性質
等方法計算過。下面,我們使用我們上面所介紹的打洞原理,來做下面這道行列式計算題。
題
可以看出,使用華羅庚的打洞原理,我們輕而易舉就可以寫出答案了。其實,還有許多更為複雜的行列式問題,問題越複雜越能體現打洞原理的威力巨大。
考研
我的一點學習建議
線上性代數的學習過程中,由於線性代數教材將行列式和矩陣放在了課本的前面,比較抽象,再者,在中學也我們從來沒有接觸過這樣的東西,所以可能會覺得比較莫名其妙。但是,當同學們遇到諸多的計算問題時,其實可以透過度娘去
搜尋線性代數的相關論文等,
無論是行列式的計算總結,還是矩陣的變換問題,在許多畢業論文中都有體現。其次,要根據別人的總結,思考總結出
自己薄弱的方面
。別人的永遠是別人的,
只有自己能夠透過思考寫出來的過程,才是屬於你自己的。
數學
最後,小編給大家推薦一本全球近300多所著名的高校(包括一些
常青藤大學)都在使用線性代數教材
,《Linear Algebra Done Right》,對於數學專業英語比較好的同學,建議閱讀英文版。國內也有翻譯版
《線性代數應該這樣學》
,這個翻譯版也是非常的經典,在國內各大高校十分暢銷,
幾乎成了學霸們必備資料
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線性代數應該這樣學(第3版)
檢視
與國內的教材不同的是,這本教材的行列式與矩陣放在了書本的最後面。常常聽到同學們說,
外國的教材比我們的數學教材加通俗易懂。其實,這不是空穴來風
,確實如此,國外的數學發展比我們要早得多。這本書也正是如此,它能更好地幫助我們理解線性代數究竟是學什麼。
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