同学们好,从线代基础课的第一节导学内容(相当于高数第一讲的预备知识)可以看出,线性代数和高等数学有着完全不同的思维模式。
比如,你要求一个曲边梯形的面积,高等数学会告诉我们,找到f的原函数,用著名的牛顿莱布尼茨公式,算出结果。在高数中,我们已经知道,N-L公式基本上只有理论意义,实际意义不大雅克比行列式,为什么?因为实际问题中原函数几乎是求不出来的(即使能费劲千辛万苦求出来也不是使用数学的任务),那么就要想到泰勒展开式去近似,对吧。
不过,到了代数课里,我们可以理直气壮的说,没有人求原函数,N-L公式根本没用。为什么?因为我们有更秒的办法:你只要给我区间(a,b),给出函数f(比如非负),f的最大值M很容易求得(求导比积分容易的多),我就可以以x=a,x=b,x=M,x=0框出一个矩形区域,在这个矩形里随机产生100万个二维点,相当于一个100万乘以2的矩阵,曲线f下方的随机二维点有多少个,敲几个字母(比如n under f)就知道了,然后用这个n除以100万,再乘以这个矩形面积,就得到曲边梯形面积的近似值了。
现代科技水平处理大量数据的能力,给了我们使用更多新方法的底气和能力。所以,学好代数的意义比以往任何时候都更有前景,学会处理大量数据的基本方法,这是未来工作的关键。
再比如,矩阵承担的任务,至少有三个。
第一,首先是传统意义下的对于系统信息的表达,这个很容易理解和接受;
第二,一个矩阵里,有基准量(基),有表示量(坐标),有了基,就有了一个世界(空间),有了表示量,就有了这个世界里的物种,我们要熟练准确找到基准量和表示量,认识这个世界的样子;
第三,矩阵是一个超级对应法则(变换),它可以基于一个世界,变换出无数个世界,并且可以在不同的世界里穿梭——不同的矩阵,有不同的工作:有的(正交阵)把数据信息做旋转,有的(上下三角阵)把数据信息做剪切,有的(对角阵)把数据信息做伸缩,有的(列矩阵做差)把数据信息做平移,有的(初等阵)把数据信息做镜像,还有的(特殊对称阵)把数据信息做投影,使原空间坍塌……每一个矩阵,都是一个奇妙的戏法。
顺便说一下,在变化过程中,不同世界的度量衡(测度)的改变(想想二重积分换元时的雅克比行列式)可以用行列式的值来刻画,这是现代科技意义下行列式仅有的几个小意义之一。
前面说了,矩阵至少三个任务。那么第四个任务是什么呢?为什么考研代数题一定要考一个(A^T)A?这可不是在讨论题型雅克比行列式,这是矩阵的第四个任务,它全面反应了数据信息之间的相似度,是我们处理大量数据的有利手段,为什么这么说,为什么必考?
那就让我们带着疑问和好奇,开启神奇的代数之旅吧。
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