职称:教授
单位:兰州大学
部门:数学与统计学院
主讲教师:罗彦锋
教师团队:共2位
| 学校: | 兰州大学 |
| 开课院系: | 数学与统计学院 |
| 开课专业: | 数学类、统计学各专业 |
| 课程编号: | 104401004 |
| 学分: | 5 |
| 课时: | 108 |
“《高等代数》是数学类各专业及统计学专业最重要的基础课程之一,它与《解析几何》和《数学分析》一起构成了数学类各专业的三门核心基础课程。《高等代数》不仅是数学类各专业大学阶段第一门代数课程,而且也是其它后续专业课的基础。 “高等代数”是“初等代数”发展到高级阶段的一个总称,它包括许多分支。作为大学课程,《高等代数》主要包括多项式理论和线性代数两部分,主要介绍这两部分理论的最基础内容。多项式理论是由一元高次方程发展而成,主要包括数域上的一元多项式代数,多项式的整除、因式分解理论以及多项式的根等内容。线性代数是由线性方程组发展形成的,主要包括行列式、矩阵与矩阵代数、线性方程组理论、实二次型、有限维向量空间与线性变换、特征值与特征向量、内积空间与酉空间等内容。高次方程组进一步发展成为一门新的数学理论—代数几何。大致地说,代数几何是研究仿射空间或射影空间中多项式方程组的零点集合构成的几何对象的特性及其上的三大结构:代数结构、拓扑结构和序结构。线性代数是研究有限维线性空间及其线性变换的代数学分支,向无穷维向量空间发展就形成了分析学的一个分支方向—泛函分析,它综合函数论、几何和代数的观点研究无穷维向量空间上的函数、算子和极限理论等内容。 《高等代数》包括《高等代数》(一)和《高等代数》(二)。 《高等代数》(一)主要包含:群、环、域等基本代数系统简介、多项式理论、行列式、矩阵与矩阵代数、线性方程组解的理论等内容。它不仅是初等代数的扩充和延拓,而且为后续课程的学习提供必要的基础知识、理论与方法。 《高等代数》课程具有逻辑的严密性、方法的公理性、体系的系统性和代数系统的结构性等特点,概念多、结论多、理论性强。
顺利完成由初等代数(数学)到高等代数(数学)的过渡,使学生快速完成从中学到大学的转变,快速掌握适应大学阶段以及新形势下的学习方法和思维方式;使学生掌握多项式理论和线性代数理论的基本知识、基本理论和基本方法,为后续课程的学习打好“代数学”的知识基础和形成后续学习的必要的代数学素养和能力;使学生了解中国学者在课程知识体系中的贡献,弘扬中华民族的优秀传统文化,增强民族文化自信心;使学生熟悉和掌握课程知识体系中蕴含的现代数学的思想方法,培养学生抽象思维、逻辑推理和代数运算的能力;使学生初步形成遵循认知规律(从具体到抽象,从特殊到一般和从已知到未知)的认知能力,培养学生的创新意识、创新能力以及分析问题和解决问题的能力。
课程总课时108学时,其中课堂讲授90学时,习题课18学时。
第 1 章 基本代数系统与多项式
1.1、 集合与映射
1.2、 等价关系与偏序关系
1.3、 整数理论
1.4、 基本代数系统简介
1.5、 一元多项式环
1.6、 带余除法与整除关系
1.7、 最大公因式与最小公倍式
1.8、 唯一因式分解
1.9、 重因式
1.10、复系数、实系数与有理系数多项式
1.11、多项式的Fermat大定理
【教学重点】集合与映射,等价关系与划分、偏序关系与偏序集的定义;群、环、域等基本代数系统的定义和简单例子;数域上的一元多项式代数;多项式的整除与带余除法;最大公因式和最小公倍式的定义及性质,利用带余除法计算两个多项式的最大公因式及最小公倍式,多项式互素的性质及应用;不可约多项式的定义及性质,多项式的唯一因式分解定理;多项式的重因式的定义及是否有重因式的判定条件;复数域、实数域上的因式分解定理,有理系数多项式与整系数多项式的因式分解,有理数域上不可约多项式的判定以及有理系数多项式的有理根;多项式的Fermat大定理及其新证明。
【教学难点】 单射、满射的等价刻画;代数运算与代数系统的特殊元素以及运算规律;等价关系与划分以及用用等价关系的思想分类所研究的对象;Zorn引理等的应用;多项式的带余除法及应用;多项式的最大公因式的等价刻画及性质,多项式互素的性质及应用;数域上不可约多项式等价刻画及性质;有理系数多项式与整系数多项式的因式分解的关系,有理数域上不可约因式的判定。
第 2 章 初等变换与线性方程组和矩阵等价
2.1、消元法解线性方程组
2.2、 矩阵、矩阵的初等变换与矩阵等价
2.3、 高斯消元法与线性方程组
2.4、 消元法解线性方程组的中国贡献
【教学重点】消元法解线性方程组;矩阵的定义,线性方程组和矩阵的初等变换,矩阵的(行)等价标准形,用初等行变换化矩阵为阶梯形和行简化阶梯形矩阵;高斯消元法解线性方程组。
【教学难点】消元法解线性方程组与方程组的初等变换的关系,线性方程组与矩阵的关系,消元法解线性方程组与矩阵初等变换的关系,线性方程组的同解与矩阵等价的关系,矩阵的等价及标准形,用初等行变换化矩阵为标准形。
第 3 章 行列式
3.1、二阶和三阶行列式
3.2、n阶排列
3.3、n阶行列式的定义
3.4、行列式的性质
3.5、行列式按行(列)展开
3.6、行列式的计算
3.7、行列式的一种公理化定义
3.8、克拉默(Cramer)法则
【学习重点】排列的逆序数及排列的性质;一般行列式的定义及性质;行列式的计算;行列式的公理化定义;克拉默(Cramer)法则。
【学习难点】对换是如何改变排列的逆序数和相关性质;一般行列式的定义;行列式的性质,初等变换与行列式的关系;行列式计算的常用计算方法及技巧;克拉默(Cramer)法则的内涵与外延。
第 4 章 矩阵与矩阵代数
4.1、矩阵定义及应用举例
4.2、矩阵代数
4.3、可逆矩阵
4.4、分块矩阵及运算
4.5、初等变换与初等矩阵
4.6、分块矩阵的初等变换及应用举例
4.7、n维向量的线性相关性与向量组的秩
4.8、矩阵的秩
【教学重点】矩阵的加法、数乘、乘法、转置、逆运算及满足的运算规律和相应性质;可逆矩阵的定义及判定,伴随矩阵法求逆矩阵;分块矩阵的加法、数乘、乘法、转置、逆运算满足的运算规律;初等变换与初等矩阵及矩阵的等价标准形,用初等变换判断和求矩阵的逆矩阵;分块矩阵的初等变换及应用举例;n维向量空间与向量的线性相关性的定义,向量组线性相关与线性无关的性质及判定;向量组的极大线性无关组与秩的定义及相关性质;矩阵的秩及其等价刻画。
【教学难点】矩阵的运算与数的相应运算的异同;初等变换和初等矩阵之间的关系;用初等行变换化矩阵为阶梯型与行简化阶梯型矩阵;矩阵和分块矩阵的初等变换及其应用技巧;可逆矩阵的性质、判定及求逆矩阵的方法;向量线性相关性和线性无关性的定义及性质;向量组的极大线性无关组的性质与替换定理,向量组的秩和矩阵的秩的等价刻画及相关性质。
第 5 章 线性方程组的一般理论
5.1、线性方程组有解判定定理
5.2、齐次线性方程组的基础解系
5.3、一般线性方程组解的结构
【教学重点】线性方程组的表示,线性方程组有解的判定定理;齐次线性方程组解的性质与基础解系;线性方程组的解与对应导出组的解之间的关系,一般线性方程组解的结构定理,用初等行变换法求齐次线性方程组的基础解系及线性方程的解。
【教学难点】齐次线性方程组的基础解系,线性方程组有解的判定及其解的结构。
结合课程线上资源,改革传统考核体系,强化过程考核。课程考核采用平时成绩与期末考试成绩综合评价的方式,平时成绩和期末考试成绩各占50%,其中,平时成绩满分100,包括课程课件学习(课前预习课后复习)占20%,章节测试、随堂测验和中期考试占40%,课堂讨论和到课情况占10%,平时作业占30%。期末考试采用闭卷考试,包括本学期所有讲授内容,总分100分。
教材:
郭聿琦,岑嘉评和王正攀,“高等代数教程”, 科学出版社,第1版,第3次印刷,2016,8。
主要参考书:
1.北京大学数学系几何与代数教研室代数小组,“高等代数”,高等教育出版社,第3版,2011。
2. Alexei I Kostrikin著,张英伯译,代数学引论(第一卷),基础代数, 高等教育出版社,第二版,2011。
3.Guo, Y.Q., Shum, K.P. and Xu, G.T.,“Linear Algebra” (Translated by Tam, P.K.), Science Press (Beijing), 2007。
4,Lang, S.,“Mathematics Talks for Undergraduates”, New York, Springer-Verlag, 1999。
| 课程章节 | | 文件类型 | | 修改时间 | | 大小 | | 备注 | |
| 1.1.1 集合 |
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| 1.1.2 映射 |
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| 1.2 等价关系与偏序关系 |
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| 1.3 整数 |
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| 1.4 基本代数系统 |
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| 1.5 一元多项式环 |
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| 1.6 带余除法与整除关系 |
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| 1.7 最大公因式 |
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| 1.8 唯一因式分解定理 |
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| 1.9 重因式 |
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| 1.10 复系数、实系数与有理系数多项式 |
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| 1.11 多项式的费马大定理 |
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| 1.12 章节测试 |
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| 2.1 消元法解线性方程组 |
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| 2.2 矩阵与矩阵等价 |
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| 2.3 高斯消元法与线性方程组 |
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| 2.4 消元法的中国贡献 |
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| 2.5 *线性方程组的几何解释视频 |
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| 3.1 二阶和三阶行列式 |
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| 3.2 n阶排列 |
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| 3.3 n阶行列式的定义 |
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| 3.4 行列式的性质 |
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| 3.5 行列式按行(列)展开 |
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| 3.6 行列式的计算 |
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| 3.7 克拉默(Cramer)法则 |
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| 3.8 *行列式性质视频 |
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| 3.9 *行列式公式和辅因子视频 |
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| 3.10 章节测试 |
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| 4.1 矩阵代数 |
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| 4.2 可逆矩阵 |
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| 4.3 分块矩阵 |
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| 4.4 初等变换与初等矩阵 |
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| 4.5 向量的线性相关性与向量组的秩 |
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| 4.6 矩阵的秩 |
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| 4.7 *矩阵乘法和逆矩阵视频 |
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| 4.8 *克莱姆法则、逆矩阵视频 |
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| 4.9 *分块矩阵的初等变换及应用举例 |
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| 4.10 章节测试 |
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| 5.1 线性方程组有解判断定理 |
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| 5.2 线性方程组解的结构 |
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| 5.3 *解Ax=0视频 |
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| 5.4 *解Ax=b视频 |
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| 5.5 章节测试 |
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