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初学者线性代数入门教程(第一部分)

更新时间:2026 02 17 17:27:19作者:佚名

初学者线性代数入门教程(第一部分)

然后我们再顺便看下知乎以及豆瓣上的评价

这本书最大的特点就是结构及其混乱,知识点支离破碎,学了之后,嗯,保证你直接劝退了。来,我们先欣赏下它的目录:

一上来先给你整个行列式,然后再是矩阵和运算,而整门课最核心的概念——向量,给你放第4章和第5章,而且从来不讲知识点和知识点之间的关系,通篇概念、证明、公式。我就问问,牛逼不?

毕业之后很多年,因为工作上的需要,又重新梳理和学习了线性代数这门课,这里强烈推荐Gilbert Strang教授在MIT的公开课18.06线性代数,老爷子上课幽默风趣又深入浅出,感受一下这位老教授的风采吧。

其次强烈推荐3Blue1Brown系列,这位up主在youtube和b站上有大量的粉丝,主要是通过动画的方式,把一些难以理解的概念和知识点之间的互联联系用很直观的方式展现出来,直接刷新你的三观,让你重新燃起对数学的热爱,其标识就是一只3/4蓝、1/4棕的眼睛,俗称“熟肉”。

那,这个线性代数要怎么学呢?我觉得理解矩阵乘法的规则是理解线性代数的一把钥匙。这个矩阵乘法的规则初看起来十分的怪异,甚至谈不上和乘法有什么关系,曾经让我困惑了很久。

如果要理解这个乘法的规则,首先要从最基本的概念“向量”着手,这里我们要用一种新的方法来重新认识一下这个“向量”。在传统的视角下,向量是具有大小和方向的量,它可以用一个带箭头的线段来表示,箭头代表向量的方向,线段长度代表向量的大小。向量和向量之间可以相加,向量也可以乘上一个数,代表对这个向量长度的一种缩放。既然一个向量满足以上这些运算,那么假如我有一个向量a=(2,1),我就可以写成x轴单位向量i和y轴单位向量j的组合,见下图所示。i和j分别为单位向量(1,0)和(0,1)。

那么这个时候,向量a可以认为是i和j这两个单位向量的一种线性组合。这种线性组合从某种意义上说刚好又暗合了矩阵乘法的规则,你看是不是这样。

一个向量可以表达为一个线性空间中一组单位向量的线性组合,而这种线性组合又刚好等价于矩阵的乘法法则,这有什么内在的原因吗?

要理解这一点,我们首先要理解什么是线性变换。在一个线性空间中,如果一个向量被旋转或者被拉伸,这种变换我们就可以认为它是一种线性变换,而这个变换本身是可以被一个矩阵所表达,我们来看一个例子。

这个矩阵实际上就代表了逆时针旋转90°这样一种线性变换。我们还是以向量a=(2,1)为例,当这个矩阵乘上这个向量a时,得到结果记为a',在这里a'=(-1,2)

从上图可以看到a'刚好是向量a逆时针旋转90°所得。那为什么这个矩阵可以代表逆时针旋转90°这样一种线性变换?

仔细观察这个矩阵,可以认这个矩阵是由两个向量所组成的,这两个向量我们记为i'和j'。

而这两个向量又刚好是原单位向量i=(1,0),j=(0,1)逆时针旋转90°之后新的单位向量。(1,0)逆时针旋转90°是不是就是(0,1),(0,1)逆时针旋转90°是不是刚好就是(-1,0)。

那为什么变换后的单位向量组成的这个矩阵可以用来表示逆时针旋转90°这样一种线性变换呢?这个矩阵乘上任何一个向量,得到的新向量都是在原向量基础上逆时针旋转90°。其实最本质的原因是线性变换是一种等距变换,换句话说,变换后的这个空间仍然是一个线性空间,并没有被扭曲,所以只要知道单位向量是如何变换就能知道空间中任何一个向量是如何变换的,就可以用变换后的单位向量来表示整个变换,即矩阵。

你看,一个向量在变换前可以被表达为一组单位向量的线性组合,变换后仍然可以被表达为一组新的单位向量的线性组合。向量a变了,单位向量也变了,但是这个线性组合的系数没有变,为什么?仍然是因为线性变换本质上是一种等距变换。

所以矩阵告诉了我们单位向量是如何变换的,而乘法则告诉了我们向量与单位向量之间的线性组合关系。

如果把线性变换看成是一种运动,那么所谓的线性空间就是用来容纳这种运动的。既然是运动,那他一定是相对的。如果我们把空间看成是固定不变的,那么变换的就是向量本身,即向量a经过90°逆时针旋转后变成了向量a'。但是我们也可以把向量看成是不变的,只是说同一个向量在不同的空间中或者说坐标系中有不同的表达方式,即

同一个向量,在单位向量(1,0)、(0,1)组成空间中可以表达为a',在单位向量(0,1)、(-1,0)组成的空间可以表达为a。

所以矩阵不仅可以作为线性变换的描述,而且可以作为一组单位向量的描述。而作为变换的矩阵,不但可以把线性空间中的一个向量给变换成另一个向量,而且也能够把线性空间中用来描述一个坐标系的单位向量换成另一组单位向量。而且,变换向量与变换描述坐标系的单位向量,具有异曲同工的效果。线性代数里最有趣的奥妙,就蕴含在其中。理解了这些内容,线性代数里很多定理和规则会变得更加清晰、直觉。

用户评论

龙卷风卷走爱情

我当年学习线性代数的时候也觉得超级难!讲课速度太快了,而且各种公式和概念都让人头晕眼花,感觉自己永远跟不上老师的节奏。还好这本书帮我梳理了一下知识点,让我更容易理解线性代数的奥妙之处。

    有6位网友表示赞同!

孤败

啊,回忆起高中的线性代数就心有余悸 😓 当时感觉像是在学习外语一样,一头雾水!这本书讲得比较通俗易懂,终于让我明白了一些关键概念。希望作者能继续写后续篇章!

    有19位网友表示赞同!

失心疯i

刚开始看的时候觉得还好,越看越绕啊,特别是对向量和行列式部分还是没太理解透彻,希望后面章节能详细解释一些。

    有7位网友表示赞同!

淡淡の清香

作为学物理的,线性代数确实挺有用的,只是很难懂!这篇文章帮到了我很多,把概念解释得清晰简洁,关键的地方也加了好多例子。不过感觉线代书还是多看几本比较好

    有8位网友表示赞同!

像从了良

终于找到一个讲明白线性代数的文章了!我之前一直觉得这个学科好玄乎,但现在突然发现还挺美的,就像是一门数学的诗歌!希望以后还能继续跟着作者学习!

    有12位网友表示赞同!

殃樾晨

对线性代数不太了解,看了这篇文章后有个初步的认识。感觉这本书的讲解很系统,一步一步带你理解,不过我还是觉得做一些题练习才能真正掌握算法啊!

    有16位网友表示赞同!

我没有爱人i

我可是曾经被线性代数困扰很久的人啊! 现在终于找到了一丝希望😭 希望本书能帮我把这个难题彻底攻克!

    有7位网友表示赞同!

强辩

我觉得这篇文章讲得还可以,至少比我当时学习的时候好多了! 但我还是觉得一些复杂的公式和证明还是难免会让人头疼。

    有16位网友表示赞同!

别伤我i

对大学里数学课程的印象一直不好…… 现在看到这篇文章,感觉学习线性代数或许不再像想象中那么可怕!希望能坚持下去看完这本书!

    有9位网友表示赞同!

滴在键盘上的泪

这块知识点我一直想好好学习,但是总是缺乏耐心和方法。这本书看起来很有帮助,可以清晰化理解那些难以捉摸的矩阵和向量。期待后续篇章!

    有16位网友表示赞同!

心亡则人忘

感觉作者写的比较浅显易懂,没有太复杂的数学语言,适合作为线性代数入门阅读。但是深入研究的话可能还需要参考一些更专业的书籍资料。

    有19位网友表示赞同!

单身i

看了这篇文章后,我对线性代数的理解一下子就提高了很多!原来它并不是那么神秘,反而很有逻辑性和趣味性。以后有机会一定要好好学习一下!

    有10位网友表示赞同!

情深至命

这个系列文章真不错,希望能深入讲解一下矩阵的一些性质和应用场景。我一直在想怎么把线代知识用到实际项目中,这本书或许能给我一些启发哦!

    有9位网友表示赞同!

没过试用期的爱~

线性代数真的是一个超级抽象的学科啊。 😫 这篇文章虽然解释比较清楚,但我还是觉得很难真正理解其中的本质。Может需要多做些练习题来巩固一下?

    有15位网友表示赞同!

轨迹!

希望作者能够继续写下去,把线性代数所有的知识点都涵盖! 真的是好文章!

    有9位网友表示赞同!

苏莫晨

这篇博文很有启发性,让我对线性代数重新燃起了兴趣。感谢作者的分享!希望以后能看到更多这样的入门级教学内容!

    有19位网友表示赞同!

你tm的滚

感觉这篇文章的逻辑性还比较强,将线代的核心概念解释的很清晰。但是对于一些更复杂的算法和证明,可能需要参考其他的资料来进行深度学习。

    有10位网友表示赞同!

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