浅谈《高等数学》与《线性代数》课程的相通性

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浅谈《高等数学》与《线性代数》课程的相通性

浅谈《高等数学》与《线性代数》课程的相通性

浅谈《高等数学》与《线性代数》课程的相通性作者:向文黄友霞来源:《教育教学论坛》2016年第32期摘要:《高等数学》和《线性代数》这两门课的内容差异大,但也有不少知识点具有相同性,很多方法和结论相互渗透,本文探讨了《高等数学》与《线性代数》课程内容的一些相通性。

关键词:《高等数学》;《线性代数》;相通性中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)32-0196-02随着科学技术的发展和计算机的广泛应用,《高等数学》和《线性代数》的作用越来越重要,它们是高等院校培养应用型人才重要的数学基础课。

《高等数学》主要学习的是微积分方面的知识,《线性代数》主要学习的是几何方面的知识。

由于课程内容的不同,部分高校在课程安排上往往一个教师要么只教《高等数学》,要么只教《线性代数》,从而在教学时往往忽略了引导学生去思考这两门课程中的一些相通性。

实际上,看似两门完全不同的课程之间实有许多相通之处,而让学生了解和掌握这些相通性不但有利于更好地掌握这两门课程,而且还可以培养学生发现、思考和总结的能力,所学知识真正做到融会贯通。

几年来,笔者一直在教学一线,既承担《高等数学》的教学,也承担《线性代数》的教学。

在教学实践中,笔者发现和总结了一些这两门课程的相通性,下面介绍几点。

一、《高等数学》和《线性代数》课程中部分定义和结论的相通性4.方程解的结构。

在《线性代数》中,当非齐次线性方程组Ax=b有无穷解时,其解可以表示为对应齐次方程组Ax=0的通解加上非齐次线性方程组Ax=b的一个特解。

在《高等数学》中,非齐次线性微分方程的通解也有类似的结构,即也可表示成对应齐次微分方程的通解加上非齐次微分方程的特解。

线性方程组和线性微分方程除了解结构类似外,解的性质也完全一样。

二、《高等数学》和《线性代数》课程中部分量运算的相通性在《线性代数》中有一个重要的量——矩阵,故对矩阵的运算作了大量的介绍,有矩阵的加法、矩阵的减法、矩阵的乘法,但是没有矩阵的除法这一说法。

将数学史融入线性代数教学的探讨

将数学史融入线性代数教学的探讨

将数学史融入线性代数教学的探讨线性代数是现代数学中一个重要的分支领域,在计算机科学、经济学、物理学等多个学科中都占有重要地位。

而数学史则是反映数学思想历程和数学发展变革的重要手段,深入了解数学史可以帮助我们更好地理解线性代数的概念、方法及其应用。

因此,将数学史融入线性代数教学中,可以增强学生对线性代数的认识和兴趣,提高他们的学习效果和成果。

第一,探讨线性方程组的历史渊源,避免机械运算。

线性方程组是线性代数的基本概念之一,也是应用最为广泛的技术之一。

如何用最少的计算步骤求解一个线性方程组一直是数学历史中研究的重要课题之一。

早在公元前2000年,埃及人就发现使用茎秆或石头来解决线性方程组的问题。

随着人类智慧的不断发展,不同的数学家们提出了许多不同的方法来求解线性方程组,如毕达哥拉斯学派提出的几何法、高斯消元法等。

因此我们可以通过学习数学史,对解决线性方程组的方法有更为深刻的理解,探讨其中数学思想和解题思路,而不仅是单纯的笔算和计算机算法的机械运算。

第二,系统性阐述矩阵理论的发展历史。

矩阵是线性代数的重要概念之一,矩阵计算方法中的矩阵乘法、矩阵行列式以及逆矩阵等,均有重要的应用。

在19世纪初,矩阵理论开始被正式引入数学中,并逐渐发展成为一门独立的学科。

矩阵理论的发展历程可以从泰勒公式和麦克劳林公式等开始,继而通过矩阵特征值和特征向量的发现,引出特征分解等重要定理,进而推广到特殊矩阵、线性变换及其群等。

深入了解矩阵发展的历史,可以帮助我们更好地理解矩阵和其与线性代数之间的关系,同时也能够增加学生的数学兴趣和探究精神。

第三,阐述线性代数中的向量理论的起源及其演进历程。

向量是线性代数中另一个重要的概念,可以被用于表示空间中的任意向量或者曲线的切向量。

所以向量理论的发展历程也在一定程度上反映了人类对于几何空间的认知逐渐完善的历程。

向量的发展历史也是一个承前启后的过程,从欧拉把向量概念引入到数学中,再到哈密尔顿将向量概念推广到四元数的发明,进而到各种复杂的向量空间及其几何性质的探究。

代数方法在高等数学中的几个简单应用

代数方法在高等数学中的几个简单应用

2012年6月第17期科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界Science &Technology Vision作者简介:李霞(1971—),女,山西临汾人,沈阳理工大学理学院,讲师。

《线性代数》与《高等数学》是大学工科专业学生的两门重要基础课,虽然这两门课独立讲授,在解题方法上也有着很大的差异,但在解决问题的过程中也具有一定的相通性.本文仅对线性代数方法在高等数学解题中的应用加以探讨,以期对大学工科数学的教学与研究有所促进.1二次型理论的应用二次型理论是线性代数的重要内容,其用途十分广泛,而求二次函数的极值问题,无论是在理论研究或者实际应用中,都有十分重要的地位,首先给出利用二次型理论解决多元二次函数极值问题的方法.定理1二次型f=x ⭢TA x ⭢在x⭢=1时的最大值与最小值分别为矩阵A 的最大特征值与最小特征值[1].例1求函数f (x ,y ,z )=5x 2+y 2+5z 2+4xy -8xz -4yz ,在实单位球面:x 2+y 2+z 2=1上达到的最大值与最小值,并求达到最大值与最小值时,x ,y ,z 的取值[2].解由上述结论得:λ1(x 2+y 2+z 2)≤f (x ,y ,z )≤λ3(x 2+y2+z 2),其中λ1,λ3分别为二次型f (x ,y ,z )对应的矩阵A 的最小特征值与最大特征值.该二次型的矩阵为:A =52-421-2-4-25⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,由A-λE =(λ-1)(λ2-10λ+1)得A 的特征值:λ1=5-26√,λ2=1,λ3=5+26√λ1=5-26√对应的单位特征向量为p ⭢1=123+6√√-12+6√1⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟λ3=5+26√对应的单位特征向量为p ⭢3=123-6√√-12-6√1⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟综上:当(x ,y ,z )=123+6√√(-1,2+6√,1)时,有最小值f(x ,y ,z )=5-26√;当(x ,y ,z )=123-6√√(-1,2-6√,1)时,有最大值f(x ,y ,z )=5+26√.2线性方程组知识的应用例2设函数f (x )在[a ,+∞)上n 阶可导,且lim x →+∞f (x )和lim x →+∞f (n )(x )存在,求证:lim x →+∞f (k )(x )=0(k =1,2,…,n )[3].证明设lim x →+∞f (x )=A ,lim x →+∞f (n )(x )=B ,应用Taylor 公式,有f (x+k )=f (x )+kf′(x )+k 22!f″(x )+…+k n -1(n -1)!f (n -1)(x )+k nn !f (n )(ξk )(1)x<ξk <x+k(k=1,2,…,n )则lim x →+∞f (n )(ξk )=lim x →+∞f (n )(x )=B 由函数极限与无穷小的关系,有:f (n )(ξk )=B+αk ,其中lim x →+∞αk =0(k=1,2,…,n )(2)将(2)代入(1)可得关于f′(x ),f″(x ),…,f (n -1)(x ),B 的线性方程组:代数方法在高等数学中的几个简单应用李霞(沈阳理工大学理学院辽宁沈阳110159)【摘要】通过几个具体的实例,阐述了线性代数方法在高等数学解题中的应用,揭示了不同数学领域之间的相通性与完备性.【关键词】线性代数;高等数学;应用高校科技109. All Rights Reserved.SCIENCE &TECHNOLOGY VISION科技视界2012年6月第17期科技视界Science &Technology Visionf′(x )+12!f″(x )+…+1(n -1)!f (n-1)(x )+1n !B=f (x +1)-f (x )-1n !α12f′(x )+222!f″(x )+…+2n -1(n -1)!f (n-1)(x )+2nn !B=f (x +2)-f (x )-2nn !α2nf′(x )+n 22!f″(x )+…+n n -1(n -1)!f (n-1)(x )+n nn !B=f (x +n )-f (x )-n nn !αn⎧⎩⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⎨⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐⏐(3)其系数行列式为:112! (1)(n -1)!1n !2222!…2n -1(n -1)!2nn !n n22!…nn -1(n -1)!nnn !=11!2!…n !11 (1)1222…2n -12nn n2…nn -1nn≠0由克莱姆法则知:从方程组(3)中可将f′(x ),f″(x ),…,f (n-1)(x ),B 解出,并表示为f (x+k )-f (x )-k nn !αk(k =1,2,…,n )的线性组合,且lim x →+∞f (x+k )-f (x )-k nn !αk []=A-A +0=0,B =0,即lim x →+∞f (k )(x )=0(k =1,2,…,n ).证毕.3正交变换的应用3.1在判断二次曲面类型的应用正交变换的一个重要应用就在于研究二次曲线和二次曲面的分类.以二次曲面为例.由解析几何知道,二次方程a 11x 12+a 22x 22+a 33x 32+2a 12x 1x 2+2a 13x 1x 3+2a 23x 2x 3+b 1x 1+b 2x 2+b 3x 3+c =0一般来说表示空间二次曲面.要判断该二次曲面的类型,需用直角坐标变换将其中三元二次型部分的交叉项消去,即变成标准型,由于正交变换可以保持向量的长度与夹角不变,所以具有保持几何图形不变的优点.由此利用正交变换研究二次曲面非常有效.例3用一个正交变换将二次曲面的方程:3x 2+5y 2+5z 2+4xy -4xz -10yz =1化为标准方程,并指出该方程表示什么曲面[4].解:记f (x ,y ,z )=3x 2+5y 2+5z 2+4xy -4xz -10yz ,该二次型的矩阵为:A =32-225-5-2-55⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,求A-λE =(-λ)(λ-2)(λ-11)得A 的特征值:λ1=0,λ2=2,λ3=11各特征值对应的单位特征向量为:p ⭢1=12√011⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,p ⭢2=132√4-11⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,p ⭢3=1312-2⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟故有正交变换:xy z⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟=0432√1312√-132√2312√132√-23⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟uv w⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,在此变换下,二次曲面方程化为标准方程2v 2+11w 2=1,它表示椭圆柱面,且该方程表示的几何图形与原方程一模一样.3.2正交变换在求曲面积分中的应用对于计算三维空间中的曲面积分,如果已经知道积分曲面的参数形式,一般可以使用高等数学里介绍的方法进行计算,但是对于某些积分曲面,若不知道或很难使用参数形式表示出来,则不易计算.此时我们可以使用正交变换的方法进行尝试.首先给出利用正交变换理论解决曲面积分问题的方法.定理2假设S 是三维欧式空间R 3的光滑曲面,p (x ,y ,z )是S 上的连续函数,而xy z⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟=a 11a 12a 13a 21a 22a 23a 31a 32a 33⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟u v w⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟是欧式空间的一个正交变换,S ′是曲面S 在上述正交变换下的象,p ⎺(u ,v ,w )是p (x ,y ,z )与正交变换的复合函数,此时有下列计算曲面积分的公式:S∬p (x ,y ,z )dS=S′∬p⎺(u ,v ,w )dS′.例4试求第一型的曲面积分S∬(x+y+z )dS ,其中S 是介于平面x+y+z =0与平面x+y+z =3之间的曲面x 2+y 2+z 2+4xy +4xz +4yz =0[5].(下转第113页)高校科技110. All Rights Reserved.2012年6月第17期科技视界SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界Science &Technology Vision(上接第110页)解:因为f (x ,y ,z )=x 2+y 2+z 2+4xy +4xz +4yz 是二次型,其矩阵为:A =122212221⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,对于此矩阵,可求得正交矩阵P =13√-12√-16√13√12√-16√13√026√⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,使得P′AP =500-100-1⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟作正交变换x y z ⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟=13√-12√-16√13√12√-16√13√026√⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟uv w⎛⎝⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎜⎞⎠⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟⎟,二次型可化为:f (x ,y ,z )=5u 2-v 2-w2因此x+y+z=3√u ,而且曲面S 变成曲面S ′,它是介于u =0,u =3√之间的圆锥面5u 2-v 2-w 2=0,于是∬S(x+y+z )dS =3√∬S′udS ′=15√5∬v +w ≤15v2+w2√1+∂u ∂v()2+∂u ∂w()2√dvdw=32√5∬v +w ≤15v2+w 2√dvdw=630√π综上所述,高等数学中某些问题用高等数学的方法去解决会很繁琐,或者根本就无从下手,而用线性代数的方法去考虑,便会得到有效解决。

线性代数方法在高等数学解题中的应用思考

线性代数方法在高等数学解题中的应用思考

线性代数方法在高等数学解题中的应用思考【摘要】线性代数方法在高等数学解题中发挥着重要作用。

本文从矩阵理论在方程组求解中的应用、向量空间和子空间的应用、线性变换与矩阵的关系、特征值和特征向量的应用以及奇异值分解在数学建模中的应用等方面展开讨论。

通过对不同数学问题的解决思路进行分析和总结,揭示了线性代数方法在高等数学中的重要性。

对未来发展趋势与展望进行了展望,指出线性代数方法将继续在数学研究和实际问题中发挥着关键作用。

通过本文的阐述,读者能够深入理解线性代数方法在高等数学解题中的应用价值,为进一步研究和应用提供了启发和指导。

【关键词】线性代数方法、高等数学、矩阵理论、方程组、向量空间、子空间、线性变换、特征值、特征向量、奇异值分解、数学建模、重要性、发展趋势、展望1. 引言1.1 线性代数方法在高等数学解题中的应用思考线性代数是高等数学中一个重要的分支,它研究向量空间、线性变换和矩阵等概念及其相互关系。

线性代数方法在高等数学解题中的应用思考是数学领域中一个重要的课题,它涉及到很多实际问题的解决方法和思路。

在本文中,我们将着重讨论线性代数方法在高等数学解题中的应用思考,并通过具体例子来说明其重要性。

线性代数方法在高等数学解题中起着至关重要的作用。

矩阵理论在方程组求解中的应用是线性代数方法的重要组成部分。

通过对矩阵的运算和变换,我们可以解决复杂的线性方程组,从而找到方程组的解集。

向量空间和子空间的应用也是线性代数方法在高等数学解题中的重要组成部分。

向量空间和子空间的概念可以帮助我们理解和分析空间中的几何关系,从而解决相关问题。

线性代数方法在高等数学解题中的重要性不言而喻。

未来,随着科学技术的不断发展,线性代数方法在高等数学解题中的应用思考也会变得更加重要和广泛。

我们需要不断深入研究线性代数方法,探索其更广泛的应用领域,以推动数学领域的进步和发展。

2. 正文2.1 矩阵理论在方程组求解中的应用矩阵理论作为线性代数的重要组成部分,在高等数学解题中有着广泛的应用。

高等数学和线性代数教材

高等数学和线性代数教材

高等数学和线性代数教材高等数学和线性代数是大学理工科学生必修的两门核心课程。

它们涉及了数学的基本理论和方法,在各个学科领域都有广泛应用。

本文将讨论高等数学和线性代数教材的特点和重要性,并探讨如何选择合适的教材。

一、高等数学教材高等数学是大学数学教育的基础,从一元函数到多元函数、微积分、级数以及常微分方程等内容。

一个好的高等数学教材应该具备以下几个特点:1.完整性:教材应该全面涵盖高等数学的各个分支,能够满足学生学习的需求。

内容应该包括各种函数和曲线的性质、微积分的基本概念和定理、极限和导数的计算方法、级数的收敛性以及常微分方程的解法等。

2.逻辑性:教材应该按照一定的逻辑顺序组织内容,使学生能够清晰地理解每一个概念和定理的演绎过程。

从基础知识到深入理解,教材需要有合理的安排,避免内容过于零散和冗余。

3.举例和习题:教材应该提供丰富的例题和习题,帮助学生巩固理论知识,并培养解题的能力。

合适的例题能够帮助学生更好地理解抽象的数学概念,而难度适当的习题则能够考验学生对知识的掌握和运用。

二、线性代数教材线性代数是数学的一个分支,研究向量空间、线性变换和矩阵等概念。

一个好的线性代数教材应该具备以下几个特点:1.基础性:教材应该从向量、矩阵的定义开始,系统介绍线性代数的基本概念和性质。

内容应该包括向量空间、线性变换和矩阵的运算等内容,培养学生对于线性代数的基本理解。

2.应用性:线性代数在现实世界中有很广泛的应用,教材应该强调线性代数的应用价值,并介绍线性代数在各个学科领域的具体应用。

通过实际案例的引入,能够提高学生的兴趣和理解。

3.几何直观性:线性代数往往与几何密切相关,教材应该注重几何直观性,通过图形和示意图辅助讲解概念和定理。

清晰的几何直观能够帮助学生更好地理解和记忆抽象的数学知识。

三、如何选择合适的教材1.教师推荐:教师是教育的专家,他们对于不同教材的质量和适用性有着丰富的经验。

可以向教师请教,了解他们推荐的教材,并根据自己的学习风格和需求进行选择。

线性代数方法在高等数学解题中的应用简析

线性代数方法在高等数学解题中的应用简析

线性代数方法在高等数学解题中的应用简析作者:韦艳刚来源:《环球市场》2019年第30期摘要:《高等数学》与《线性代数》均是高等院校中许多专业的必修课程,作为高等数学的一个重要分支,线性代数方法在高等数学解题中有着广泛的应用,提高学生在高等数学解题中应用线性代数方法的能力,不仅能够拓展学生的数学思维、加深学生对于高等数学知识的理解,而且还能有效培养学生形成良好的综合数学应用能力、推动学生将线性代数知识和高等数学知识融会贯通,从而减小学生的学习难度,激发学生对于这两门课程的求知和探索热情。

为此,有必要分析线性代数方法在高等数学解题中的具体应用领域和应用策略,并探讨提高学生应用线性代数方法解决高等数学问题能力的措施,力求使学生发现线性代数与高等数学的相同之处,增强线性代数及高等数学教学实效性。

关键词:线性代数方法;高等数学解题;应用作为高等数学的一个重要分支,线性代数所解决的问题主要是线性之间的关系,其与高等数学之间存在着极其密切的联系[1]。

比如,线性代数中对于“线性”的定义是“未知变量的次数为一次”,在高等数学中也有类似定义,如一阶线性微分方程等[2]。

当前,高等院校在进行这两门课程的教学时,采取的主要方法是分开授课,并不注重实现两门课程的相互渗透,因而未能充分发挥线性代数方法对于提高学生解决高等数学实际问题能力的积极促进作用。

针对这一状况,本文主要结合具体实例,分析线性代数方法在高等数学解题中的具体应用领域及相关应用策略,并探讨提高学生应用线性代数方法解决高等数学问题能力的措施。

一、线性代数方法在高等数学解题中的具体应用领域和应用策略(一)应用线性代数方法解决高等数学中二次曲面方程问题应用线性代数中的“正交变换”,可以有效解决高等数学中的二次曲面方程间题。

二次曲面方程是一类三元二次方程,使用线性代数中而得正交变换方法,可以有效地将二次曲面方程化简为标准形式,从而为判定二次曲面的形状提供便利。

线性代数的正交变换方法较高等数学中所给出的旋转或平移化简方法而言具有显著优势,因此可以应用正交变换来有效化简二次曲面方程。

高中数学课程与大学数学课程有何衔接?

高中数学课程与大学数学课程有何衔接?

高中数学课程与大学数学课程有何衔接?高中数学课程与大学数学课程彼此间存在着很明显的衔接差距,这不仅体现在知识内容的深度和广度上,更重要的是思维模式和学习方法的转变。

一、知识内容的衔接:由“知其然”到“知其所以然”高中数学课程侧重于基本概念、公式和解题技巧的掌握,以应试为主。

而大学数学课程则更注重数学理论的推导和证明,培养逻辑推理和抽象思维能力。

1. 知识深度及广度:高中数学知识体系总体较为基础,以少见的概念和方法为主,而大学数学则涉及更深层次的理论和应用,在知识广度上也大幅拓展。

2. 逻辑思维能力:高中数学解题通常依赖于公式的套用和步骤的记忆,而大学数学则要求学生具备较强的逻辑推理能力和抽象思维能力,能独立思考并解决问题。

3. 应用能力:高中数学不太注重将数学知识应用于实际问题,而大学数学则更注重理论的应用和拓展,要求学生运用所学知识解决更复杂的问题。

二、思维模式的衔接:从“机械记忆”到“深度理解”高中阶段的学习比较依赖记忆和模仿,而大学学习则要求学生具备独立思考的能力,自主探究。

1. 学习方式:高中大多数以教师讲授和学生被动学习为主,而大学则鼓励学生自主学习、积极思考和参与课堂讨论,注重理论与实践的结合。

2. 思维方式:高中数学学习通常停留在对公式和定理的理解和应用上,而大学数学则要求学生深入探索理解数学概念,并学会独立思考和解决问题。

3. 自学能力:高中数学对自学能力的要求较低,而大学数学则需要学生具备一定的自学能力,能够独立学习和理解新的概念和理论。

三、学习方法的衔接:从“依恋教师”到“自主学习”高中阶段以教师为主导,学生主要接受教师的传授,而大学阶段则要求学生自主学习,独立探索。

1. 学习目标:高中数学学习目标大多数以考试成绩为导向,而大学数学学习目标则更侧重于培养学生的数学思维能力、逻辑推理能力和解决问题的能力。

2. 学习资源:高中数学学习比较多依赖于教材和课堂笔记,而大学数学学习则要求学生主动地利用各种学习资源,如图书馆、网络资源等。

浅谈线性代数方法在解决高等数学问题中的应用

浅谈线性代数方法在解决高等数学问题中的应用

浅谈线性代数方法在解决高等数学问题中的应用线性代数是数学中的一个重要分支,它主要研究线性方程组、向量空间、线性变换和矩阵等内容。

线性代数方法在解决高等数学问题中有着广泛的应用,下面就来浅谈一下它在解决高等数学问题中的应用。

线性代数方法在解决高等数学中的向量问题中发挥着重要作用。

在解决空间中的向量平面、直线、平面和直线的关系等问题时,可以使用向量的叉乘、点乘、向量积等线性代数方法来进行求解。

通过这些方法,可以方便地判断向量之间的夹角、垂直关系、共面关系等。

线性代数方法在解决高等数学中的矩阵问题中也非常有用。

在解决线性方程组问题时,可以通过矩阵的行列式、逆矩阵、秩等来进行求解。

利用线性代数方法,可以方便地判断线性方程组是否有解、有唯一解还是有无穷多解,并且可以求解具体的解集。

线性代数方法还在解决高等数学中的矢量值函数的微分、积分等问题中发挥着重要作用。

在求矢量值函数的导数时,可以通过线性代数方法将其表示为矩阵的乘法形式,然后利用矩阵的求导性质来进行求解。

在进行矢量场的积分时,可以通过曲线积分的方法,将矢量场的积分转化为参数方程下的线积分,从而使用向量积、曲线的参数方程等线性代数方法求解。

线性代数方法还在解决高等数学中的最优化问题中发挥重要作用。

在解决最优化问题时,可以通过线性代数方法将目标函数和约束条件表示为线性方程组的形式,然后通过线性代数的求解方法来求得最优解。

这种方法在处理线性规划、二次规划等最优化问题时非常高效。

线性代数方法在解决高等数学问题中的应用非常广泛。

它不仅可以帮助我们解决向量、矩阵、矢量值函数等问题,还可以在最优化问题中起到重要作用。

掌握线性代数方法不仅可以提高我们的数学理解和解决问题的能力,还可以在工程、经济、物理等领域中有着广泛的应用。

深入学习并掌握线性代数方法对于解决高等数学问题非常重要。

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浅谈《高等数学》与《线性代数》课程的
相通性
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《高等数学》和《线性代数》这两门课的内容差异大,但也有不少知识点具有相同性,很多方法和结论相互渗透,本文探讨了《高等数学》与《线性代数》课程内容的一些相通性。

随着科学技术的发展和计算机的广泛应用,《高等数学》和《线性代数》的作用越来越重要,它们是高等院校培养应用型人才重要的数学基础课。

《高等数学》主要学习的是微积分方面的知识,《线性代数》主要学习的是几何方面的知识。

由于课程内容的不同,部分高校在课程安排上往往一个教师要么只教《高等数学》,要么只教《线性代数》,从而在教学时往往忽略了引导学生去思考这两门课程中的一些相通性。

实际上,看似两门完全不同的课程之间实有许多相通之处,而让学生了解和掌握这些相通性不但有利于更好地掌握这两门课程,而且还可以培养学生发现、思考和总结的能力,所学知识真正做到融会贯通。

几年来,笔者一直在教学一线,既承担《高等数学》的教学,也承担《线性代数》的教学。

在教学实践中,笔者发现和总结了一些这两门课程的相通性,下面介绍几点。

一、《高等数学》和《线性代数》课程中部分定义和结论的相通性
4.方程解的结构。

在《线性代数》中,当非齐次线性方程组Ax=b有无穷解时,其解可以表示为对应齐次方程组Ax=0的通解加上非齐次线性方程组Ax=b 的一个特解。

在《高等数学》中,非齐次线性微分方程的通解也有类似的结构,即也可表示成对应齐次微分方程的通解加上非齐次微分方程的特解。

线性方程组和线性微分方程除了解结构类似外,解的性质也完全一样。

二、《高等数学》和《线性代数》课程中部分量运算的相通性
在《线性代数》中有一个重要的量——矩阵,故对矩阵的运算作了大量的介绍,有矩阵的加法、矩阵
的减法、矩阵的乘法,但是没有矩阵的除法这一说法。

在《高等数学》中,极限部分有个关键量无穷小,两个无穷小相加、相减、相乘仍然是无穷小,但是两个无穷小相除不一定是无穷小。

这个特点和矩阵的运算特点类似,即对除法运算的特殊性。

矩阵无除法运算,无穷小相除不一定为无穷小,它们虽然没有除法运算或性质对除法运算的不成立性,但是它们都有特殊的运算来代替,矩阵有矩阵的逆运算,无穷小可以通过相除来比较无穷小的阶数。

三、《高等数学》和《线性代数》课程对学生逆向思维培养的相通性
逆向思维是从原问题的相反方向、否定方向或已有思路的相反方向进行思考的一种思维。

它反映了思维过程的间断性、突变性和多向性,有利于培养思维的灵活性,常常可以帮助学生寻找新的思路、新的方法,开拓新的知识领域。

在《高等数学》和《线性代数》课程中,都大量存在对定理、结论的逆否命题的采用,因而两门课程在培养学生的逆向思维能力方面具有相通性。

我们来看几个例子。

命题1:如果齐次线性方程组的系数行列式不等于零,则齐次线性方程组只有零解。

而在实际的解题过程中,往往用其逆否命题:如果齐次线性方程组有非零解,则齐次线性方程组的系数行列式等于0。

命题2:如果向量组中有一部分向量(部分组)线性相关,则整个向量组线性相关。

在向量组中相关性判断中,也常常用到其逆否命题形式。

线性无关的向量组中的任何一部分组皆线性无关。

再比如,若向量组线性无关,则其升维组也线性无关。

其逆否命题:若一个向量组线性相关,则其降维组也线性相关。

这些结论在线性代数学习中是比较难以区分的,若弄清楚两两之间的关系,不但有利于逆向思维的培养,而且学习起来也会事半功倍。

上面只是列举了这两门课程中的几个例子,实际这种逆向思维的训练在两门课程中还有很多。

文献[1]中还介绍了利用反例、反问题等来培养学生的逆向思维。

线性代数与高等数学是大学数学的两门重要基础课,虽然这两门课解题方法有些差异,却密切相关。

除了上面介绍的几个方面外,还在很多方面都有内在的渗透[2-7]。

例如二次型在函数极值、不等式中有着重要的应用,线性空间理论也可用于数列极限的求解,矩阵、行列式在高等数学中的向量积、混合积、旋度、Stokes公式等知识点中都有具体的应用。

而另一方面,高等数学中的许多内容,譬如函数的连续性、导数等都可广泛地应用于线性代数众多章节之中。

教师在教学过程中应该抓住这些相通性及相互渗透的知识点,将这两门课的内容更好地交叉、融合。

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