[转载]线性代数有什么用
线性代数有什么用？&&
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--------摘自《线性代数的几何意义》一书
线性代数有什么用？
线性代数有什么用？这是每一个圈养在象牙塔里，在灌输式教学模式下的“被学习”的学生刚刚开始思考时的第一个问题。我稍微仔细的整理了一下学习线代的理由，竟然也罗列了不少，不知道能不能说服你：
1、& 如果你想顺利地拿到学位，线性代数的学分对你有帮助；
如果你想继续深造，考研，必须学好线代。因为它是必考的数学科目，也是研究生科目《矩阵论》、《泛函分析》的基础。例如，泛函分析的起点就是无穷多个未知量的无穷多线性方程组理论。
如果你想提高自己的科研能力，不被现代科技发展潮流所抛弃，也必须学好，因为瑞典的L.戈丁说过，没有掌握线代的人简直就是文盲。他在自己的数学名著《数学概观》中说：
要是没有线性代数，任何数学和初等教程都讲不下去。按照现行的国际标准，线性代数是通过公理化来表述的。它是第二代数学模型，其根源来自于欧几里得几何、解析几何以及线性方程组理论。…，如果不熟悉线性代数的概念，像线性性质、向量、线性空间、矩阵等等，要去学习自然科学，现在看来就和文盲差不多，甚至可能学习社会科学也是如此。
4、& 如果毕业后想找个好工作，也必须学好线代：
想搞数学，当个数学家（我靠，这个还需要列出来，谁不知道线代是数学）。恭喜你，你的职业未来将是最光明的。如果到美国打工的话你可以找到最好的职业（参考本节后附的一份小资料）。
想搞电子工程，好，电路分析、线性信号系统分析、数字滤波器分析设计等需要线代，因为线代就是研究线性网络的主要工具；进行IC集成电路设计时，对付数百万个集体管的仿真软件就需要依赖线性方程组的方法；想搞光电及射频工程，好，电磁场、光波导分析都是向量场的分析，比如光调制器分析研制需要张量矩阵，手机信号处理等等也离不开矩阵运算。
想搞软件工程，好，3D游戏的数学基础就是以图形的矩阵运算为基础；当然，如果你只想玩3D游戏可以不必掌握线代；想搞图像处理，大量的图像数据处理更离不开矩阵这个强大的工具，《阿凡达》中大量的后期电脑制作没有线代的数学工具简直难以想象。
想搞经济研究。好，知道列昂惕夫（Wassily
Leontief）吗？哈佛大学教授，1949年用计算机计算出了由美国统计局的25万条经济数据所组成的42个未知数的42个方程的方程组，他打开了研究经济数学模型的新时代的大门。这些模型通常都是线性的，也就是说，它们是用线性方程组来描述的，被称为列昂惕夫“投入-产出”模型。列昂惕夫因此获得了1973年的诺贝尔经济学奖。
相当领导，好，要会运筹学，运筹学的一个重要议题是线性规划。许多重要的管理决策是在线性规划模型的基础上做出的。线性规划的知识就是线代的知识啊。比如，航空运输业就使用线性规划来调度航班，监视飞行及机场的维护运作等；又如，你作为一个大商场的老板，线性规划可以帮助你合理的安排各种商品的进货，以达到最大利润。
对于其他工程领域，没有用不上线代的地方。如搞建筑工程，那么奥运场馆鸟巢的受力分析需要线代的工具；石油勘探，勘探设备获得的大量数据所满足的几千个方程组需要你的线代知识来解决；飞行器设计，就要研究飞机表面的气流的过程包含反复求解大型的线性方程组，在这个求解的过程中，有两个矩阵运算的技巧：对稀疏矩阵进行分块处理和进行LU分解；
作餐饮业，对于构造一份有营养的减肥食谱也需要解线性方程组；知道有限元方法吗？这个工程分析中十分有效的有限元方法，其基础就是求解线性方程组。知道马尔科夫链吗？这个“链子”神通广大，在许多学科如生物学、商业、化学、工程学及物理学等领域中被用来做数学模型，实际上马尔科夫链是由一个随机变量矩阵所决定的一个概率向量序列，看看，矩阵、向量又出现了。
另外，矩阵的特征值和特征向量可以用在研究物理、化学领域的微分方程、连续的或离散的动力系统中，甚至数学生态学家用以在预测原始森林遭到何种程度的砍伐会造成猫头鹰的种群灭亡；大名鼎鼎的最小二乘算法广泛应用在各个工程领域里被用来把实验中得到的大量测量数据来拟合到一个理想的直线或曲线上，最小二乘拟合算法实质就是超定线性方程组的求解；二次型常常出现在线性代数在工程（标准设计及优化）和信号处理（输出的噪声功率）的应用中，他们也常常出现在物理学（例如势能和动能）、微分几何（例如曲面的法曲率）、经济学（例如效用函数）和统计学（例如置信椭圆体）中，某些这类应用实例的数学背景很容易转化为对对称矩阵的研究。
嘿嘿（脸红），说实在的，我也没有足够经验讲清楚线代在各个工程领域中的应用，只能大概人云亦云地讲述以上线代的一些基本应用。因为你如果要真正的讲清楚
线代的一个应用，就必须充分了解所要应用的领域内的知识，最好有实际的工程应用的经验在里面；况且线性代数在各个工程领域中的应用真是太多了，要知道当今成为一个工程通才只是一个传说。
总结一下，线性代数的应用领域几乎可以涵盖所有的工程技术领域。如果想知道更详细的应用材料，建议看一下《线性代数及应用》，这是美国David
教授写的迄今最现代的流行教材。国内的教材可以看看《线性代数实践及MATLAB入门》，这是西电科大陈怀琛教授写的最实用的新教材。
--------摘自《线性代数的几何意义》，任广千& 胡翠芳
线性方程组
线性代数是的一个分支，它的研究对象是向量，（或称线性空间），和有限维的。向量空间是现代数学的一个重要课题；因而，线性代数被广泛地应用于抽象代数和中；通过，线性代数得以被具体表示。线性代数的理论已被泛化为算子理论。由于科学研究中的非线性模型通常可以被近似为线性模型，使得线性代数被广泛地应用于和社会科学中。
中文名称：
外文名称：
Linear Algebra
概述与历史
线性代数是的一个分支，主要处理线性关系问题。线性关系意即数学对象之间的关系是以一次形式来表达的。例如，在解析几何里，平面上直线的方程是二元一次方程；空间平面的方程是三元一次方程，而空间直线视为两个平面相交，由两个三元一次方程所组成的方程组来表示。含有&n个未知量的一次方程称为线性方程。关于变量是一次的函数称为线性函数。线性关系问题简称线性问题。解线性方程组的问题是最简单的线性问题。
线性代数作为一个独立的分支在20世纪才形成，然而它的历史却非常久远。“”问题实际上就是一个简单的线性方程组求解的问题。最古老的线性问题是线性方程组的解法，在中国古代的数学著作《九章算术·方程》章中，已经作了比较完整的叙述，其中所述方法实质上相当于现代的对方程组的的行施行初等变换，消去未知量的方法。
由于和的工作，现代意义的线性代数基本上出现于十七世纪。直到十八世纪末，线性代数的领域还只限于与。十九世纪上半叶才完成了到n维的过渡。
随着研究线性方程组和变量的线性变换问题的深入，行列式和矩阵在18～19世纪期间先后产生，为处理线性问题提供了有力的工具，从而推动了线性代数的发展。概念的引入，形成了向量空间的概念。凡是线性问题都可以用向量空间的观点加以讨论。因此，向量空间及其线性变换，以及与此相联系的理论，构成了线性代数的中心内容。
矩阵论始于，在十九世纪下半叶，因若当的工作而达到了它的顶点。1888年，以的方式定义了有限维或无限维线性空间。托普利茨将线性代数的主要推广到任意体（domain）上的最一般的中。的概念在大多数情况下能够摆脱矩阵计算而不依赖于的选择。不用交换体而用未必交换之体或作为之，这就引向（module）的概念，这一概念很显著地推广了线性空间的理论和重新整理了十九世纪所研究过的情况。
“代数”这个词在中文中出现较晚，在清代时才传入中国，当时被人们译成“阿尔热巴拉”，直到1859年，清代著名的数学家、翻译家才将它翻译成为“”，之后一直沿用。
线性代数在、和技术学科中有各种重要应用，因而它在各种分支中占居首要地位。在广泛应用的今天，、、、等技术无不以线性代数为其理论和基础的一部分。线性代数所体现的观念与代数方法之间的联系，从具体概念出来的以及严谨的逻辑推证、巧妙的归纳综合等，对于强化人们的，增益科学智能是非常有用的。随着科学的发展，我们不仅要研究单个之间的关系，还要进一步研究多个变量之间的关系，各种实际问题在大多数情况下可以线性化，而由于计算机的发展，了的问题又可以计算出来，线性代数正是解决这些问题的有力工具。
线性代数的含义随数学的发展而不断扩大。线性代数的理论和方法已经渗透到数学的许多分支，同时也是理论物理和理论化学所不可缺少的代数基础知识。
“以直代曲”是人们处理很多数学问题时一个很自然的思想。很多实际问题的处理，最后往往归结为线性问题，它比较容易处理。因此，线性代数在工程技术和国民经济的许多领域都有着广泛的应用，是一门基本的和重要的学科。线性代数的计算方法是里一个很重要的内容。
（linear）指量与量之间按、成的关系，在数学上可以理解为一阶为的
（non-linear）则指不按比例、不成直线的关系，一阶导数不为常数。
线性代数起源于对和的研究。在这里，一个向量是一个有方向的，由和同时表示。这样向量可以用来表示，比如力，也可以和做加法和。这就是向量空间的第一个例子。
现代线性代数已经扩展到研究任意或无限维空间。一个维数为 n 的向量空间叫做 n 维空间。在二维和中大多数有用的结论可以扩展到这些。尽管许多人不容易想象 n
维空间中的向量，这样的向量（即 n 元组）用来表示数据非常有效。由于作为 n 元组，向量是 n 个的“有序”列表，大多数人可以在这种框架中有效地概括和操纵数据。比如，在中可以使用 8 维向量来表示
8 个国家的（GNP）。当所有国家的顺序排定之后，比如（中国、美国、英国、法国、德国、西班牙、印度、澳大利亚），可以使用向量（v1,v2,v3,v4,v5,v6,v7,v8）显示这些国家某一年各自的
GNP。这里，每个国家的 GNP 都在各自的位置上。
作为定理而使用的纯，向量空间（）属于抽象代数的一部分，而且已经非常好地融入了这个领域。一些显著的例子有：不可逆线性映射或矩阵的群，向量空间的线性映射的环。线性代数也在中扮演重要角色，特别在&中描述高阶导数，研究积和可交换映射等领域。
向量空间是在域上定义的，比如实数域或域。线性算子将线性空间的元素映射到另一个线性空间（也可以是同一个线性空间），保持向量空间上加法和标量乘法的一致性。所有这种变换组成的本身也是一个向量空间。如果一个线性空间的基是确定的，所有线性变换都可以表示为一个数表，称为矩阵。对矩阵性质和矩阵的深入研究（包括和）也被认为是线性代数的一部分。
我们可以简单地说数学中的线性问题——-那些表现出线性的问题——是最容易被解决的。比如研究很多函数线性近似的问题。在实践中与非线性问题的差异是很重要的。
线性代数方法是指使用线性观点看待问题，并用线性代数的语言描述它、解决它（必要时可使用矩阵运算）的方法。这是数学与中最主要的应用之一。
·每一个线性空间都有一个基。
·对一个 n 行 n 列的非&A，如果存在一个矩阵
B 使 AB = BA =E（E是单位矩阵），则 A 为（或称可逆矩阵），B为A的逆阵。
·矩阵非奇异（可逆）当且仅当它的行列式不为零。
·矩阵非奇异当且仅当它代表的线性变换是个自同构。
·矩阵半当且仅当它的每个大于或等于零。
·矩阵正定当且仅当它的每个特征值都大于零。
·解线性方程组的克垃默法则。
·判断线性方程组有无非零实根的增广矩阵和的关系。
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。基于Matrix的矩阵-向量乘法向量化的优化设计与实现--《第十七届计算机工程与工艺年会暨第三届微处理器技术论坛论文集（上册）》2013年
基于Matrix的矩阵-向量乘法向量化的优化设计与实现
【摘要】：线性代数算法子程序(BLAS)广泛应用于科学计算,以及工程计算。针对Matrix体系结构的特点,对矩阵-向量乘法向量化算法,进行数据布局和体系结构映射设计,采用手工汇编指令重排、软件流水、循环展开等优化方法进行优化设计与实现。实验结果表明,矩阵-向量乘法向量化算法在Matrix上的计算平均效率达到90%以上。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：TP301.6【正文快照】：
1引言 BLAS[l]实现了基本的线性代数运算,能够提供较优的基础运算支持,具备较髙的性能,被广泛应用于复杂科学计算、天气预报、雷达、髙分子材 料计算等高性能计算领域。 因此,各大硬件厂商在各自的硬件平台上做 了专门的优化工作,如Intel和AMD都有针对各自硬件平台商用BLAS库
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京公网安备75号地震下陡崖层状危岩群体崩塌规律研究--《南京工业大学》2015年硕士论文
地震下陡崖层状危岩群体崩塌规律研究
【摘要】：本文利用离散元数值模拟的相关知识对影响层状危岩群体崩塌的影响因素进行了定量分析研究,得到了危岩群体崩塌的破坏模式和破坏特征,并总结了地震作用下陡崖层状危岩崩塌群体破坏规律以及危岩崩塌的前兆特征,最终完成了以下工作:1.将陡崖层状危岩群体崩塌的影响因素概括地形地貌特征、地质特征、地震动三大因素,并细化分为危岩体赋存高度、危岩体高度、陡崖坡度、危岩体破碎程度、层面倾角、岩层厚度以及地震动振幅等7个条件。利用UDEC离散元软件建立陡崖层状危岩群体的数值模型,并使之在不同参数条件下发生崩塌破坏,记录下危岩体的崩塌过程和崩落块体的运动轨迹及横竖向位移,研究基于不同地形地貌、地质特征、地震波条件下的层状危岩群体崩塌的破坏形式和破坏规律。2.基于研究内容一,总结和分析陡崖层状危岩发生崩塌时基于时间节点的崩塌破坏点,提出基于崩落块体横竖向位移的“位移角”概念,以位移角曲线的突变转折点作为危岩体崩塌破坏的前兆特征,从而总结和分析出不同条件和参数值条件下的“临界位移角”作为破坏点,以得出不同地形地质特征及地震波大小情况下的崩塌前兆特征。3.引入AHP层次分析法来系统化、量化研究不同地形地貌、地质特征和地震波因素对陡崖层状危岩体崩塌的影响程度,选用单层次模型结构,将危岩体赋存高度、危岩体高度、陡崖坡度、危岩体破碎程度、层面倾角、岩层厚度以及地震动振幅等7个因素作为评价因素,在总结相关参考文献和上文所做的不同条件下的数值模拟结果的基础上,对各个因素的相对重要性进行专家打分,根据线性代数相关知识得到不同条件对危岩体崩塌的影响程度,为进一步研究破碎危岩区域地质灾害之崩塌性风险评估奠定基础。
【关键词】：
【学位授予单位】：南京工业大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：P642.21【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-9第一章 绪论9-17 1.1 研究背景9-14
1.1.1 研究目的和意义9-10
1.1.2 研究现状10-14 1.2 研究内容和目标14-16
1.2.1 研究内容14
1.2.2 研究目标14-16 1.3 研究技术路线16-17第二章 陡崖危岩群体工程地质赋存环境和数值模拟17-27 2.1 概述17 2.2 陡崖危岩群体地貌地质赋存环境与模型概化17-19 2.3 数值模型建立19-25
2.3.1 UDEC软件简介19-20
2.3.2 几何模型的概化及参数选取20-22
2.3.3 确定边界条件22-24
2.3.4 动荷载的输入24-25 2.4 本章小结25-27第三章 地质地貌特征及地震动对崩塌规律的影响27-69 3.1 概述27 3.2 危岩赋存的地形地貌特征对崩塌影响27-42
3.2.1 危岩体赋存高度对崩塌影响27-32
3.2.2 危岩体高度对崩塌影响32-37
3.2.3 危岩体陡崖坡度对崩塌的影响37-42 3.3 危岩赋存的地质特征对崩塌影响42-60
3.3.1 危岩体破碎程度对崩塌的影响42-49
3.3.2 岩层厚度对崩塌影响49-54
3.3.3 危岩体层面倾角对崩塌的影响54-60 3.4 地震动对崩塌破坏的影响60-66
3.4.1 数值模拟方案60
3.4.2 崩塌破坏过程60-64
3.4.3 崩塌破坏模式64
3.4.4 崩塌破坏时间64-66 3.5 本章小结66-69第四章 危岩崩塌前兆特征及基于AHP的权重分析69-81 4.1 概述69 4.2 危岩崩塌前兆特征分析69-75
4.2.1 位移角的定义69
4.2.2 危岩崩塌的角度分析69-75 4.3 基于AHP的各因素的权重分析75-79
4.3.1 层次分析法原理75
4.3.2 层次分析法实现过程75-78
4.3.3 评价因素的选择78
4.3.4 评价过程及结论78-79 4.4 本章小结79-81第五章 结论和展望81-83 5.1 结论81-82 5.2 展望82-83参考文献83-89攻读硕士期间发表论文及科研活动89-91致谢91
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制造业物流成本控制模型分析*
　　运用作业成本法的原理把制造业的物流成本分类，通过价值链上不同功能的比较把物流成本重新归类，并从物流成本控制的源泉角度建立物流成本控制模型，运用线性代数和矩阵的方法，对企业物流成本的影响因素进行量化表示。最终运用数学的概念对物流成本进行有效的控制。
作者单位：
西华大学管理学院
年，卷(期)：
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基金项目：
西华大学人才引进项目“企业物流管理会计若干问题研究”(批准号RW0821502)资助。
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