高等代数下

孙少辉

目录

  • 1 线性方程组
    • 1.1 知识准备、导引
    • 1.2 消元和初等行变换
    • 1.3 换元和初等列变换
    • 1.4 解的情况之判定
  • 2 矩阵初步
    • 2.1 矩阵基本运算
    • 2.2 矩阵运算法则
    • 2.3 可逆矩阵与初等矩阵
    • 2.4 分块矩阵
    • 2.5 矩阵的秩
    • 2.6 若干应用
  • 3 行列式基础
    • 3.1 低阶行列式
    • 3.2 排列的逆序数
    • 3.3 行列式的定义
    • 3.4 行列式的性质
    • 3.5 按行或列展开
    • 3.6 矩阵与行列式
  • 4 有限维空间模型
    • 4.1 列向量空间模型
    • 4.2 向量的线性关系
    • 4.3 极大线性无关组
    • 4.4 子空间的基和维数
    • 4.5 基变换与坐标变换
    • 4.6 再看齐次线性方程组
    • 4.7 线性方程组和线性簇
  • 5 多项式代数
    • 5.1 一元多项式带余除法
    • 5.2 最大公因式
    • 5.3 互素、最小公倍式
    • 5.4 不可约多项式
    • 5.5 重因式
    • 5.6 多项式函数与根
    • 5.7 有理系数多项式
    • 5.8 Eisenstein 判别法、有理根
    • 5.9 有理函数的部分分式分解
  • 6 二次型基础
    • 6.1 二次型定义
    • 6.2 二次型的标准形
    • 6.3 二次型的规范形
    • 6.4 正定二次型
  • 7 向量空间及线性映射
    • 7.1 一般向量空间的概念
    • 7.2 线性关系、基和维数
    • 7.3 线性映射、线性同构
    • 7.4 线性映射的矩阵表示
    • 7.5 特征值与特征向量
    • 7.6 进一步学习指南
  • 8 欧几里得空间
    • 8.1 内积与欧氏空间
    • 8.2 正交化方法、正交基
    • 8.3 空间的正交分解
    • 8.4 正交变换和正交阵
    • 8.5 对称变换和实对称阵
    • 8.6 酉空间、辛空间
  • 9 路往何方?
    • 9.1 代数++
    • 9.2 线性代数+拓扑=泛函分析
    • 9.3 线性代数+几何=微分几何
    • 9.4 矩阵+数学分析=矩阵分析
    • 9.5 道路千万条
消元和初等行变换
  • 1 课前学习
  • 2 课堂学习
  • 3 课后学习


《九章算术》是我国古典数学早期的一部名著,成就非凡,影响深远. 书分成九章,其第八章“方程”,按现代的术语来说,主要是介绍线性方程组(多元一次方程组)之解法.

问题今译:今有上等稻 3 捆、中等稻 2 捆、下等稻 1 捆,共出 39 斗米;有上等稻 2 捆、中等稻 3 捆、下等稻 1 捆,共出 34 斗米;有上等稻 1 捆、中等稻 2 捆、下等稻 3 捆,共出 26 斗米. 问上等稻、中等稻、下等稻每捆各能出几斗米?

我们用 x, y, z 分别代表每捆上等稻、中等稻、下等稻的出米数,则该问题相当于求解如下线性方程组.

书中解法(术曰):置上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗,于右方。中、左禾列如右方。以右行上禾遍乘中行,而以直除。又乘其次,亦以直除。然以中行中禾不尽者遍乘左行,而以直除。左方下禾不尽者,上为法,下为实。实即下禾之实。求中禾,以法乘中行下实,而除下禾之实。余如中禾秉数而一,即中禾之实。求上禾,亦以法乘右行下实,而除下禾、中禾之实。余如上禾秉数而一,即上禾之实。实皆如法,各得一斗。

解法今译:(我国古典数学的演算方式主要是“筹算”,就是把各种数量用算筹摆到台面上,然后按照一定的算法进行变换. 所以“术曰”前两句的现代意思是指列出如下数表.)

置上禾三秉,中禾二秉,下禾一秉,实三十九斗,于右方。中、左禾列如右方。

以右行上禾遍乘中行,而以直除。又乘其次,亦以直除。

 然以中行中禾不尽者遍乘左行,而以直除。左方下禾不尽者,上为法,下为实。


实即下禾之实。(也就是说,已经解得 .)

求中禾,以法乘中行下实,而除下禾之实。余如中禾秉数而一,即中禾之实。


(此时已解得 .)

求上禾,亦以法乘右行下实,而除下禾、中禾之实。余如上禾秉数而一,即上禾之实。

(这就得到了 .) 实皆如法,各得一斗。

以上例子已经体现了任意线性方程组的求解方法,一般被概括为“遍乘直除法”. 我们的祖先在两千年前就发现了这种方法,而西方直到十七世纪才明确提出类似算法,最终演变为我们即将学习的“高斯消元法”.