用矩阵概念来解决逻辑判断问题
《有趣的矩阵:看得懂又好看的线性代数》笔记
《有趣的矩阵:看得懂又好看的线性代数》阅读随笔目录一、矩阵基础篇 (2)1.1 矩阵的定义与性质 (3)1.2 矩阵的运算 (4)1.3 矩阵的秩与行列式 (5)二、矩阵应用篇 (6)2.1 矩阵在物理学中的应用 (7)2.2 矩阵在计算机科学中的应用 (8)2.2.1 图像处理 (9)2.2.2 机器学习 (10)2.3 矩阵在经济学中的应用 (11)三、矩阵可视化篇 (13)3.1 利用图表展示矩阵 (14)3.2 利用动画展示矩阵运算 (15)3.3 利用交互式工具探索矩阵世界 (16)四、矩阵挑战篇 (17)4.1 解决矩阵方程 (19)4.2 矩阵分解技巧 (20)4.3 矩阵的逆与特征值问题 (21)五、矩阵与艺术篇 (22)5.1 矩阵在艺术设计中的应用 (23)5.2 矩阵与音乐的关系 (25)5.3 矩阵与建筑的空间结构 (26)六、矩阵学习策略篇 (27)6.1 如何选择合适的矩阵学习材料 (28)6.2 矩阵学习的有效方法 (29)6.3 如何克服矩阵学习的障碍 (31)七、矩阵趣味问答篇 (32)7.1 矩阵相关的趣味问题解答 (33)7.2 矩阵在日常生活中的实际应用 (33)7.3 矩阵的趣味故事与趣闻 (34)八、结语 (35)8.1 阅读随笔总结 (36)8.2 对矩阵未来的展望 (38)一、矩阵基础篇在《有趣的矩阵:看得懂又好看的线性代数》作者以一种通俗易懂的方式向我们介绍了矩阵的基本概念和性质。
矩阵是线性代数中的一个重要概念,它可以用来表示线性方程组、线性变换等。
我们将学习矩阵的基本运算,包括加法、减法、乘法等,并通过实际的例子来理解这些运算的含义。
我们来学习矩阵的基本运算,矩阵是由m行n列的数排成的矩形阵列,其中m和n分别表示矩阵的行数和列数。
每个元素用一个位于其行列索引处的小写字母表示,例如矩阵A [13 4]中,A[1][2]表示矩阵A的第一行第三列的元素,即3。
线性代数应用案例资料
土建师
电气师
机械师
土建师
0
0.2
0.3
500
电气师
0.1
0
0.4
700
机械师
0.3
0.4
0
600
解:设土建师、电气师、机械师的总收入分别是 元,根据题意,建立方程组
利用matlab可以求得
x =
1.0e+003 *
1.25648414985591
1.44812680115274
1.55619596541787
(1)乙读的最后一本书是甲读的第二本书;
(2)丙读的第一本书是丁读的最后一本书。
问四人的阅读顺序是怎样的?
解:设甲、乙、丙、丁最后读的书的代号依次为A,B,C,D,则根据题设条件可以列出初始矩阵
下面我们来分析矩阵中各位置的书名代号。已知每个人都读完了所有的书,所以并第二次读的书不可能是C,D。又甲第二次读的书是B,所以丙第二次读的书也不可能是B,从而丙第二次读的书是A,同理可依次推出丙第三次读的书是B,丁第二次读的书是C,丁第三次读的书是A,丁第一次读的书是B,乙第二次读的书是D,甲第一次读的书是C,乙第一次读的书是A,乙第三次读的书是C,甲第三次读的书是D。故四人阅读的顺序可用矩阵表示如下:
40(kg)
50(kg)
60(kg)
70(kg)
1.5
60
80
70
20
1.6
30
120
150
90
1.7
10
15
80
150
1.8
0
2
5
10
如果只反映1.5米与体重的关系,则可以用(60 80 70 20);如果只反映60kg与身高的关系,则可以用 。
《线性代数》中的一些逻辑形式分析
《线性代数》中的一些逻辑形式分析线性代数是一些基础的数学知识,它主要涉及到一些数学概念,如矩阵、向量、线性方程和空间几何等,它可以应用于日常生活中的各种数学问题。
以《线性代数》中的一些逻辑形式分析为标题,让我们看一下线性代数中包含的逻辑形式分析内容。
首先,我们来看线性代数中最常见的概念之一矩阵。
矩阵是由n 个行向量和n个列向量组成的系统,每一个元素都是一个实数。
矩阵的逻辑形式分析用于分析矩阵各行或各列的联系,以及矩阵的整体联系。
例如,我们可以分析矩阵的行列乘法定理,利用该定理可以判断一个矩阵的结构特征。
其次,我们来看另一个概念向量。
向量是由实数构成的有序值,它与矩阵有着一些相似之处。
矩阵和向量的形式都是一种数学表达式,但他们有着不同的物理意义和逻辑相互联系的形式。
向量的逻辑形式分析主要用于分析向量的模和大小关系,以及向量的基本性质。
例如,我们可以分析向量的和、差和积,以及两个向量之间的平行性。
另外,我们还可以在线性代数中看到线性方程和空间几何等概念。
线性方程是由有理数构成的方程组,它描述了各变量之间的相互关系。
线性方程的逻辑形式分析可用于分析两个线性方程组之间的关联性,以及各个系数和各个变量之间的联系。
例如,我们可以用逻辑形式分析来研究线性方程的解的存在性和唯一性。
最后,我们可以看看线性代数中的空间几何。
空间几何是指空间中的几何性质,它和一般几何有着不同之处。
空间几何的逻辑形式分析用于分析空间中的不同实体之间的关系,以及空间中的概念之间的联系。
例如,我们可以分析多边形的内角和外角和的性质,以及三视图的剖面图的性质。
综上所述,线性代数中的一些逻辑形式分析主要涉及到矩阵、向量、线性方程和空间几何等概念的逻辑关系分析。
每一个概念都有它自己的特性和性质,我们可以通过逻辑形式分析来更深入地理解每一个概念。
专家评定法_模糊矩阵__解释说明以及概述
专家评定法模糊矩阵解释说明以及概述1. 引言1.1 概述本文旨在介绍专家评定法和模糊矩阵,并解释其概念、原理、应用领域及决策过程中的作用和优势。
专家评定法是一种常用的决策分析方法,它依赖于专家的意见和知识来进行决策。
而模糊矩阵则是一种数学工具,用于处理不确定性和模糊性信息。
1.2 文章结构本文分为五个部分:引言、专家评定法、模糊矩阵、解释说明以及概述和结论。
首先,在引言部分将对文章的主题进行概述,并介绍整篇文章的结构安排。
然后,逐步介绍专家评定法和模糊矩阵的定义、原理和应用领域。
接下来,在解释说明以及概述部分将探讨专家评定法与模糊矩阵之间的关系,并详细阐述它们在决策过程中的作用和优势。
最后,在结论部分对全文进行总结并展望未来可能的发展方向。
1.3 目的本文旨在提供读者对专家评定法和模糊矩阵的深入理解。
通过对专家评定法和模糊矩阵的解释,读者将能够了解它们分别是什么以及如何应用于各自的领域。
同时,通过探讨专家评定法和模糊矩阵在决策过程中的作用和优势,读者将能够认识到它们在帮助决策者做出准确、全面和可靠决策方面所起到的重要作用。
2. 专家评定法:2.1 定义:专家评定法是一种基于专家经验和知识的决策方法。
它通过收集多个专家的主观意见和判断,结合其权重,来衡量和评估不同选项或决策方案的优劣。
这种方法主要用于解决问题或进行决策时,由于问题本身复杂、模糊或难以量化,需要依赖具有相关领域知识和经验的专家来提供意见。
2.2 原理:专家评定法的原理是将多个专家的评分或排名进行集成和组合,从而得出一个综合评价结果。
在这个过程中,每位专家对不同选项进行打分或排序,并根据其在相关领域的知名度、经验等因素给予相应权重。
最后,通过不同权重的加权平均或其他数学方法来确定最终结果。
2.3 应用领域:专家评定法广泛应用于各个领域,特别是那些需要依赖人为主观判断和经验的问题上。
例如,在工程项目中,可以使用该方法来评估不同技术方案的可行性;在医学领域,可以利用该方法来确定病情严重程度或治疗方案的优劣;在市场调研中,该方法可以用于评估产品或服务的竞争力。
《1.2.3 几类特殊的矩阵变换》教案新部编本2
教师学科教案[ 20 – 20 学年度第__学期]任教学科:_____________任教年级:_____________任教老师:_____________xx市实验学校《1.2.3 几类特殊的矩阵变换》教案2教学目标(1)了解矩阵的概念(2)掌握几种特殊矩阵教学重点与难点几种特殊矩阵教学方式、方法与手段讲授与练习相结合、板书与多媒体相结合教学过程问题导入: 矩阵是研究线性变换、向量的线性相关性及线性方程组的解法等的有力且不可替代的工作,在线性代数中具有重要地位. 本章中我们首先要引入矩阵的概念,深入讨论矩阵的运算、矩阵的变换以及矩阵的某些内在特征. 本节中的几个例子展示了如何将某个数学问题或实际应用问题与一张数表——矩阵联系起来,这实际上是对一个数学问题或实际应用问题进行数学建模的第一步.内容要点一、引例引例1 线性方程组与数表的关系引例2 航空公司航班图与数表的关系引例3 某企业季度、产品、产值与数表的关系二、矩阵的概念定义1 由n m ⨯个数),,2,1;,,2,1(n j m i a ij ΛΛ==排成的m 行n 列的数表mn m m n n a a a a a a a a a ΛΛΛΛΛΛΛ212222111211称为m 行n 列矩阵, 简称n m ⨯矩阵. 为表示它是一个整体, 总是加一个括弧, 并用大写黑体字母表示它, 记为)1(212222111211⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=mn m m n n a a a a a a a a a A ΛΛΛΛΛΛ这n m ⨯个数称为矩阵A 的元素, ij a 称为矩阵A 的第i 行第j 列元素. 一个n m ⨯矩阵A 也可简记为)()(ij n m ij n m a A a A A ===⨯⨯或.元素是实数的矩阵称为实矩阵, 元素是复数的矩阵称为复矩阵, 本书中的矩阵都指实矩阵(除非有特殊说明).所有元素均为零的矩阵称为零矩阵, 记为O .所有元素均为非负数的矩阵称为非负矩阵.若矩阵)(ij a A =的行数与列数都等于n ,则称A 为n 阶方阵, 记为n A .如果两个矩阵具有相同的行数与相同的列数,则称这两个矩阵为同型矩阵.定义 如果矩阵B A ,同型矩阵, 且对应元素均相等, 则称矩阵A 与矩阵B 相等,记为B A =.例1 设⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=8631,562321z y x B z x A ,已知B A =,求z y x ,,. 三、矩阵概念的应用矩阵概念的应用十分广泛,这里,我们先展示矩阵的概念在解决逻辑判断问题中的一个应用. 某些逻辑判断问题的条件往往给的很多,看上去错综复杂,但如果我们能恰当地设计一些矩阵,则有助于我们把所给条件的头绪理清,在此基础上再进行推理,将能起到化简解决问题的目的.四、几种特殊矩阵只有一行的矩阵)(21n a a a A Λ=称为行矩阵或行向量. 为避免元素间的混淆,行矩阵也记作),,,(21n a a a A Λ=只有一列的矩阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=m b b b B M 21 称为列矩阵或列向量.n 阶方阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛n λλλΛΛΛΛΛΛΛ00000021 称为n 阶对角矩阵,对角矩阵也记为),,,(21n diag A λλλΛ=.n 阶方阵⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛100010001ΛΛΛΛΛΛ 称为n 阶单位矩阵, n 阶单位矩阵也记为n E E = (或 n I I =)当一个n 阶对角矩阵A 的对角元素全部相等且等于某一数a 时,称A 为n 阶数量矩阵, 即⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=a a a A ΛΛΛΛΛΛΛ000000. 例题选讲例2甲、乙、丙、丁、戊五人各从图书馆借来一本小说,他们约定读完后互相交换,这五本书的厚度以及他们五人的阅读速度差不多,因此,五人总是同时交换书,经四次交换后,他们五人读完了这四本书,现已知:(1) 甲最后读的书是乙读的第二本书;(2) 丙最后读的书是乙读的第四本书;(3) 丙读的第二本书甲在一开始就读了;(4) 丁最后读的书是丙读的第三本;(5) 乙读的第四本书是戊读的第三本书;(6) 丁第三次读的书是丙一开始读的那本书.试根据以上情况说出丁第二次读的书是谁最先读的书?。
离散数学实验报告
离散数学实验报告一、实验目的离散数学是现代数学的一个重要分支,它在计算机科学、信息科学、人工智能等领域有着广泛的应用。
本次离散数学实验的目的在于通过实际操作和编程实现,深入理解离散数学中的基本概念、原理和算法,提高解决实际问题的能力,培养逻辑思维和创新能力。
二、实验环境本次实验使用的编程语言为 Python,开发环境为 PyCharm。
同时,还使用了一些相关的数学库和工具,如 sympy 库用于符号计算。
三、实验内容1、集合运算集合是离散数学中的基本概念之一。
在实验中,我们首先定义了两个集合 A 和 B,然后进行了并集、交集、差集等运算。
通过编程实现这些运算,加深了对集合运算定义和性质的理解。
```pythonA ={1, 2, 3, 4, 5}B ={4, 5, 6, 7, 8}并集union_set = Aunion(B)print("并集:", union_set)交集intersection_set = Aintersection(B)print("交集:", intersection_set)差集difference_set = Adifference(B)print("A 与 B 的差集:", difference_set)```2、关系的表示与性质判断关系是离散数学中的另一个重要概念。
我们使用矩阵来表示关系,并通过编程判断关系的自反性、对称性和传递性。
```pythonimport numpy as np定义关系矩阵relation_matrix = nparray(1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1)判断自反性is_reflexive = all(relation_matrixii == 1 for i inrange(len(relation_matrix)))print("自反性:", is_reflexive)判断对称性is_symmetric = all(relation_matrixij == relation_matrixji for i in range(len(relation_matrix)) for j in range(len(relation_matrix)))print("对称性:", is_symmetric)判断传递性is_transitive = Truefor i in range(len(relation_matrix)):for j in range(len(relation_matrix)):for k in range(len(relation_matrix)):if relation_matrixij == 1 and relation_matrixjk == 1 and relation_matrixik == 0:is_transitive = Falsebreakprint("传递性:", is_transitive)```3、图的遍历图是离散数学中的重要结构。
《线性代数》学习指南
学习指南《线性代数》是理工科及经济管理各学科专业的一门重要数学基础课程。
它的课程目标是通过各个教学环节,充分利用数学软件工具,运用各种教学手段和方法,系统地向学生阐述矩阵、向量、线性方程组的基本理论与基本方法,使学生掌握线性代数的基本概念、基本原理与基本计算方法,理解具体与抽象、特殊与一般、有限与无限等辨证关系,培养学生逻辑思维能力、抽象思维能力、分析问题与解决问题的能力、运用计算机解决与线性代数相关的实际问题的能力,为学习后继课程的学习,从事工程技术、经济管理工作,科学研究以及开拓新技术领域打下坚实的基础 。
第一章 矩阵矩阵是研究线性方程组和其他相关问题的有力工具,也是线性代数的主要研究对象之一。
矩阵作为一种抽象数学结构的具体表现,其理论与方法在自然科学、工程技术、经济管理、社会领域都具有广泛的应用。
本章从实际问题出发,引出矩阵的概念,讨论矩阵的运算及其性质,逆矩阵及其求法,矩阵的分块,矩阵的初等变换与初等矩阵的概念与性质。
重点是矩阵的运算,特别是矩阵的乘法运算,逆矩阵及其性质,初等变换、初等矩阵的概念与性质,用初等变换化矩阵为阶梯形与最简形,用初等变换和定义法求逆矩阵的方法。
1. 矩阵是初学线性代数认识的第一个概念。
矩阵不仅是线性代数主要讨论的对象之一,而且是非常重要的数学工具,它的理论和方法贯穿于本课程始终。
本章的重点之一是矩阵的各种运算,其中又以矩阵的乘法最为重要,它也是难点之一。
两个矩阵的乘积是有条件的,不是任何两个矩阵都能相乘的。
AB 有意义,必须是A 的列数等于B 的行数,而积矩阵AB 的行数等于A 的行数,列数等于B 的列数。
积矩阵AB 的第i 行第j 列元素等于左矩阵A 的第i 行与右矩阵B 的第j 列对应元素乘积之和。
读者务必掌握矩阵乘法的实质。
矩阵的乘法与数的乘法不同。
尤其要注意以下三点:(1)矩阵乘法不满足交换律。
当乘积AB 有意义时,BA 不一定有意义,即使BA 有意义,也不一定有AB BA =。
生活中矩阵式思维方法
生活中矩阵式思维方法全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:生活中矩阵式思维方法矩阵是数学中的一种特殊结构,是由若干行和若干列数组成的矩形形式的数据集合。
矩阵式思维方法将这种结构引入到生活中,帮助我们更加系统和高效地处理复杂的问题。
生活中矩阵式思维方法的核心思想是将问题分解为若干个维度,然后通过不同维度的组合和比较来得出最优的解决方案。
在这篇文章中,我们将探讨生活中矩阵式思维方法的应用场景和具体操作步骤,并分享一些实用的技巧和经验。
1、时间管理:生活中我们经常面临时间不够用的困扰,无法有效安排时间来完成各种任务。
在这种情况下,可以通过时间矩阵来划分时间的重要性和紧急性,从而确定优先处理的任务和制定日程。
时间矩阵通常分为四个象限:重要且紧急、重要不紧急、紧急不重要、不重要不紧急,通过对任务进行分类,我们可以更好地管理时间,提高工作效率。
2、决策分析:在面临重要决策时,我们往往需要考虑多个因素的影响和权衡。
通过决策矩阵,我们可以将各种影响因素列在矩阵的行和列上,然后评估每个因素的重要性和影响程度,最终得出最佳的决策方案。
决策矩阵可以帮助我们客观地评估各种信息和选择最佳方案,避免主观的决策错误。
3、问题解决:生活中经常出现各种大小问题,有时候我们难以找到解决方案。
通过问题矩阵,我们可以将问题与可能的解决方案对应组合起来,然后系统地分析每种方案的优缺点,最终找到最佳的解决方案。
问题矩阵的使用可以帮助我们更加有条理地解决问题,避免盲目尝试和浪费时间。
1、确定问题:首先要明确要解决的问题是什么,将问题清晰地描述出来,确保大家对问题的理解一致。
只有明确问题才能有针对性地引入矩阵式思维方法来解决。
2、确定维度:根据问题的特点和需求,确定问题可以从哪些维度进行分析和解决,例如时间、空间、人员等。
将这些维度列为矩阵的行和列,构建出问题矩阵。
3、分析评估:对每个维度进行分析和评估,评估每个维度的重要性和影响程度,然后对每个维度的不同取值进行比较和排序,得出每个维度的最优选择。
高一数学中的矩阵和行列式有什么用
高一数学中的矩阵和行列式有什么用在高一数学的学习中,我们会接触到矩阵和行列式这两个重要的概念。
对于很多同学来说,初次接触可能会感到困惑:这些抽象的数学工具到底有什么实际用途呢?其实,矩阵和行列式在数学、物理、计算机科学、经济学等众多领域都有着广泛而重要的应用。
首先,让我们来了解一下矩阵。
矩阵可以看作是一组数字按照一定的规则排列而成的矩形数组。
在现实生活中,矩阵有着诸多应用。
比如在图像处理方面,一张图片可以用矩阵来表示。
每个像素的颜色值(如红、绿、蓝的强度)都可以对应矩阵中的一个元素。
通过对矩阵进行各种运算和变换,我们可以实现图片的缩放、旋转、裁剪等操作。
想象一下,当我们在手机上对照片进行编辑时,背后其实就是矩阵的运算在发挥作用。
在经济领域,矩阵可以用来表示投入产出模型。
一个经济系统中各个部门之间的生产与消费关系可以用矩阵来描述。
通过分析这个矩阵,我们可以了解到各个部门之间的相互影响,从而制定合理的经济政策和生产计划。
再来说说行列式。
行列式是一个与矩阵相关的数值。
它有着独特的性质和计算方法。
行列式在求解线性方程组时发挥着关键作用。
对于一个线性方程组,如果它对应的系数矩阵的行列式不为零,那么这个方程组就有唯一解。
通过计算行列式的值,我们可以判断方程组解的情况,并进一步求解。
这在工程计算、科学研究等方面都非常重要。
例如,在电路分析中,我们需要求解由多个电阻、电容和电感组成的复杂电路中的电流和电压,这往往可以归结为求解一个线性方程组,而行列式就是解决这个问题的有力工具。
在几何中,行列式也有其用武之地。
它可以用来计算平行四边形的面积、三角形的面积等。
以平面上两个向量为例,它们构成的平行四边形的面积就可以通过相应矩阵的行列式来计算。
这为解决几何问题提供了一种简洁而有效的方法。
此外,矩阵和行列式在密码学中也有着重要的应用。
在信息传递过程中,为了保证信息的安全,需要对信息进行加密处理。
矩阵和行列式的运算特性可以用于设计加密算法,使得未经授权的人难以解读加密后的信息。
一致矩阵条件-概述说明以及解释
一致矩阵条件-概述说明以及解释1.引言【1.1 概述】在数学和统计学中,一致矩阵是研究多个专家对同一问题进行评价时经常遇到的概念。
一致矩阵也称为一致性矩阵或相容矩阵,是一种用于判断各个专家间意见一致程度的数学工具。
在实际应用中,我们经常需要依赖多个专家的意见来做出决策。
然而,由于专家的主观性和经验差异,他们往往会对同一问题给出不同的评价。
为了确定专家们意见的一致性,我们需要一种量化的方法来评估他们的一致程度。
一致矩阵通过将专家的意见进行数值化,并进行比较,帮助我们确定专家们的一致性水平。
通过计算一致矩阵中的数学参数,我们可以评估专家们的一致性,进而作出更准确的决策。
一致矩阵在许多领域都有广泛的应用,特别是在决策分析、风险评估和专家系统等方面。
通过对专家意见的一致性进行评估,我们能够减少由专家主观性造成的误判,提高决策的准确性和可靠性。
本文将介绍一致矩阵的定义和计算方法,并探讨如何应用一致矩阵进行决策分析。
我们将通过实例和案例分析说明一致矩阵在实际问题中的应用,并讨论其优缺点和局限性。
最后,我们将展望一致矩阵在未来的发展方向,以及可能的改进和扩展。
通过本文的阅读,读者将对一致矩阵的概念和应用有更深入的了解,并能够运用一致矩阵进行决策分析和专家评估。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要通过以下几个部分来展开讨论一致矩阵条件:第一部分是引言,概述了一致矩阵条件的背景和重要性,同时介绍了文章的结构和目的。
引言部分将引起读者的兴趣,同时为后续的讨论做好铺垫。
第二部分是正文,该部分包含了四个要点的讨论。
首先,我们将介绍一致矩阵条件的基本概念和定义,以确保读者对该主题有一个清晰的理解。
接着,我们将详细讨论第一个要点,揭示一致矩阵条件的数学性质和特点。
第二个要点将探讨一致矩阵条件在实际问题中的应用,并通过具体案例来说明其重要性。
第三个要点将从理论角度深入讨论一致矩阵条件的证明方法和相关定理。
最后,我们将讨论第四个要点,探究一致矩阵条件的限制和扩展,以及可能的未来研究方向。
矩阵
矩阵百科名片矩阵(Matrix)本意是子宫、控制中心的母体、孕育生命的地方。
在数学上,矩阵是指纵横排列的二维数据表格,最早来自于方程组的系数及常数所构成的方阵。
这一概念由19世纪英国数学家凯利首先提出。
矩阵概念在生产实践中也有许多应用,比如矩阵图法以及保护个人帐号的矩阵卡系统(有深圳网域提出)等等。
“矩阵”的本意也常被应用,比如监控系统中负责对前端视频源与控制线切换控制的模拟设备也叫矩阵。
[编辑本段]一、来源英文名Matrix(SAMND矩阵)。
在数学名词中,矩阵用来表示统计数据等方面的各种有关联的数据。
这个定义很好地解释了Matrix代码制造世界的数学逻辑基础。
成书于西汉末、东汉初的《九章算术》用分离系数法表示线性方程组,得到了其增广矩阵。
在消元过程中,使用的把某行乘以某一非零实数、从某行中减去另一行等运算技巧,相当于矩阵的初等变换。
但当时并没有现在理解的矩阵概念,虽然它与现在的矩阵形式上相同,但在当时只是作为线性方程组的标准表示与处理方式。
矩阵的现代概念在19世纪逐渐形成。
1801年德国数学家高斯(F.Gauss,177 7~1855)把一个线性变换的全部系数作为一个整体。
1844年,德国数学家爱森斯坦(F.Eissenstein,1823~1852)讨论了“变换”(矩阵)及其乘积。
1850年,英国数学家西尔维斯特(James Joseph Sylvester,18414-1897)首先使用矩阵一词。
1858年,英国数学家凯莱(A.Gayley,1821~1895)发表《关于矩阵理论的研究报告》。
他首先将矩阵作为一个独立的数学对象加以研究,并在这个主题上首先发表了一系列文章,因而被认为是矩阵论的创立者,他给出了现在通用的一系列定义,如两矩阵相等、零矩阵、单位矩阵、两矩阵的和、一个数与一个矩阵的数量积、两个矩阵的积、矩阵的逆、转置矩阵等。
并且凯莱还注意到矩阵的乘法是可结合的,但一般不可交换,且m*n矩阵只能用n*k矩阵去右乘。
例谈解逻辑推理问题的矩阵图表法
②题 目中的解为 A≠“ 在床上” D≠“ 躺 则 修指 甲” ; 那 么其逆 否命 题 为若 D=“ 指 甲” 则 A=“ 在 床 修 , 躺
2 6
答案
国人 ;. 国人 ; . 国人 . F美 D德
中‘ 乏 (1 第 期. 中 ) ? - 20 4 初 版 毒 7 0年
c 英 国人 ; . . A 意大利 人 ; . 罗斯人 ; . B俄 E 法
周
E—J
杨
C
+
E
工 会 农 ×
‘--— ——— --- --- -—- 。。-— --- —-・ 。。。 . ‘。。 —・- ——— -‘。 _
下 周 要 到瑞 士 去度 假 .
2 B不躺在床 上 , . 也不在修指 甲 ;
3 如果 A不躺在床上 , . 那么 D不在修指 甲 ; 4 C既不在看 书 , . 也不在修指 甲; 5 D不在看书 , . 也不躺 在床上 . 她们各 自在做什么呢? 我们可以画出4× 4的矩阵 , 然后消元 A, , , BcD
涂 掉.
A B C D E F
我们用“一” 示某人 对 应 的此 项被涂 掉 , 表 “+” 表 示某人在做这件事.
荚 俄 德
英 法 意 + + +
+ + +
①根据题 目中的 1 2 4 5我们 可 以在 上述矩 阵 中 ,,, 涂掉相应项 , “一 表 示. 可知 D在修指 甲 , 在看 用 ” ( B是
交谈 ;
. 解题研究 .
D 甲与丙 、 . 丙与 丁不 能直接交 谈 , 乙与丙 可以直接
以上是涉及 到每个人只有一个属性 的逻辑推理 , 矩 阵 的 方 法 来 解 答 呢 ?答
智能推理分析精讲
智能推理分析精讲智能推理,也称作分析推理,更通俗地叫做智力测验。
公务员考试中主要有排列、对应、组合等能力测试。
公务员逻辑判断试题中,智能推理约占20%。
很多爱好者从兴趣出发,对智力测验情趣盎然。
在这里提醒读者:注意备考学习比例的合理分配,有些趣味类的智力测验待闲暇时再细品不迟。
在考试中,一般地运用排除法,可以解决绝大部分试题,对于应试来说这种方法无可非议。
但就真正提高思维能力,则应该多掌握些智能思维方法。
本篇介绍几个简单的方法。
一、矩阵解析法(一)矩阵解析方法就是表列方法。
对于对应问题中关系错综复杂的试题,要在乱麻中尽快理清思路,首选的是排除法(如快解口诀介绍)。
若不能用排除法解决的试题,且题干条件繁多,用矩阵辅助记忆和分析是重要方法之一。
请看下例:(北京社会在取2007-32)A、B、C、D四人分别要到甲、乙、丙、丁四个单位中的一个单位去办事。
已知甲单位星期一不接待,乙单位星期三不接待,丙单位星期四不接待,丁单位只在星期二、四、六接待,星期日四个单位都不办公。
一天,他们议论起哪天去办事。
[解析](1)把题干条件分列在表格中,既减轻记忆负担,又增强直观性,便于分析推演。
(2)根据D说的话“我从今天起,连着四天哪天去都行”,对照表格可确定只有“今天”是星期二或星期三符合这个条件;(3)再寻找与“今天”相关的条件是B“我今天必须去,明天人家就不接待了”,和C “我和B正相反,今天不能去,明天去”,两人的说法,对照表格,只有“星期三”符合两人说法。
答案为C。
表列法又称逻辑树或树型图,我们介绍的是适用于解析试题的简单表列,本书表列概念仅限于介绍部分。
(二)表列方法要领1.分清表列中的主体和客体主体如前例表中的甲单位、乙单位、丙单位。
可直观理解为现代汉语单句中的主语,粗略地说,可以看作是直言命题中的主项;客体如前例表中主体名下的各项,亦可直观地理解为单句中的谓语,可看作直言命题谓项。
客体揭示、刻画主体的属性、行为等特征。
矩阵的定义
三、应用
[ 分析 ]不妨设这五本书为 A,B,C,D,E,并记
小张 S1 小王 S2 小李 S3 小赵 S4 小周 S5
由此可得 (1)S1 最后读的书是S2 读的第二本书; (2)S3 最后读的书是 S2读的第四本书;
(3)S3 读的第二本书S1 在一开始就读了;
(4)S4 最后读的书是 S3读的第三本;
四、课外拓展
矩阵的应用: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;而矩阵的二次型常常出现在信号处理 (输出的噪声功率)的应用中,同时在物理学(例如势能和动能)和经 济学(例如效用函数)中都有所体现 .
五、小结
1. 矩阵的基本概念(矩阵的行、列以及元素); 2. 矩阵的应用(解决逻辑判断问题) .
谢谢!
二、矩阵的定义
由 m n 个数 aij i 1,2,, m; j 1,2,, n 排成
的m 行 n列的数表 a11 a12 a1n
a21 a22 a2n
am1 am2 amn 称为m 行 n列矩阵,简称 m n 矩阵 . 为表示它是一个整体,
用大写黑体字母表示 A .
(1)小张最后读的书是小王读的第二本书; (2)小李最后读的书是小王读的第四本书; (3)小李读的第二本书小张在一开始就读了; (4)小赵最后读的书是小李读的第三本; (5)小王读的第四本书是小周读的第三本书; (6)小赵第三次读的书是小李一开始读的那本书. 试根据以上情况说出小赵第二次读的书是谁最先读的书?
二、矩阵的定义
这 m n 个数称为 A 的元素,简称为元,数 aij 位于矩阵
的 A 的第 i 行 第 j 列,称为矩阵 A 的i, j元.以数 aij 为 i, j
矩阵的布尔积运算方法
矩阵的布尔积运算方法矩阵的布尔积运算方法是一种非常重要的矩阵运算方法,它可以用来解决许多实际问题。
在本文中,我们将详细介绍矩阵的布尔积运算方法及其应用。
我们需要了解什么是矩阵的布尔积运算方法。
矩阵的布尔积运算方法是一种逻辑运算方法,它将两个矩阵中的元素进行逻辑运算,得到一个新的矩阵。
在这个新的矩阵中,每个元素的值都是由原来两个矩阵中对应元素的逻辑运算结果得到的。
具体来说,矩阵的布尔积运算方法有以下几个步骤:1. 将两个矩阵中的元素进行逻辑运算,得到一个新的矩阵。
2. 在这个新的矩阵中,每个元素的值都是由原来两个矩阵中对应元素的逻辑运算结果得到的。
3. 如果原来两个矩阵中对应元素的逻辑运算结果为真,则新矩阵中对应元素的值为真;否则,新矩阵中对应元素的值为假。
矩阵的布尔积运算方法可以用来解决许多实际问题。
例如,在计算机科学中,矩阵的布尔积运算方法可以用来进行逻辑运算,例如判断两个布尔表达式是否等价。
在图像处理中,矩阵的布尔积运算方法可以用来进行图像的二值化处理,将图像中的像素点转换为黑白两种颜色。
矩阵的布尔积运算方法还可以用来进行图形的匹配。
例如,在计算机视觉中,我们可以将一个图形表示为一个矩阵,然后将这个矩阵与另一个矩阵进行布尔积运算,得到一个新的矩阵。
在这个新的矩阵中,每个元素的值都表示原来两个矩阵中对应元素的匹配程度。
通过对这个新的矩阵进行分析,我们可以找到与原来图形最相似的图形。
矩阵的布尔积运算方法是一种非常重要的矩阵运算方法,它可以用来解决许多实际问题。
在实际应用中,我们需要根据具体问题的需求,选择合适的矩阵布尔积运算方法,并进行适当的调整和优化,以达到最好的效果。
阿奇舒勒矛盾矩阵课件
功能与成本
阿奇舒勒矛盾矩阵有助于在产品设计阶段识别和解决功能与成本之间的矛盾,实现产品性能与成本的平衡。
用户体验与设计
通过分析用户需求与产品设计的矛盾,阿奇舒勒矛盾矩阵有助于提升产品用户体验和设计水平。
创新与市场需求
阿奇舒勒矛盾矩阵有助于在产品创新和市场需求的矛盾中寻找平衡点,实现产品的市场成功。
资源分配
在项目管理过程中,阿奇舒勒矛盾矩阵有助于优化资源分配,解决资源不足与需求之间的矛盾。
风险管理与应对
阿奇舒勒矛盾矩阵可用于识别项目中的潜在风险和矛盾,制定有效的风险应对措施。
进度与质量
阿奇舒勒矛盾矩阵可用于项目管理中进度与质量的矛盾分析,确保项目按时完成且质量达标。
05
CHAPTER
阿奇舒勒矛盾矩阵的未来发展与展望
1
2
3
由于语言表达不准确或不完整导致的矛盾。
语言矛盾
由于逻辑推理错误或逻辑结构不完整导致的矛盾。
逻辑矛盾
由于事实描述不准确或事实数据不完整导致的矛盾。
事实矛盾
03
CHAPTER
阿奇舒勒矛盾矩阵的解决策略
消除法是一种直接解决阿奇舒勒矛盾矩阵中冲突的方法,通过消除产生冲突的因素来达到解决矛盾的目的。
感谢您的观看。
动态化与实时化
随着技术的发展,阿奇舒勒矛盾矩阵将更加注重动态化和实时化分析,以应对复杂多变的将在未来成为重要的决策支持工具,帮助企业和政府解决复杂的问题和挑战。
社会价值
阿奇舒勒矛盾矩阵的应用将有助于提高社会对矛盾和冲突的认识和理解,促进社会的和谐与发展。
THANKS
妥协法是通过折中或妥协的方式来解决阿奇舒勒矛盾矩阵中的冲突。
总结词
线性代数应用案例
行列式的应用案例1 大学生在饮食方面存在很多问题,多数大学生不重视吃早餐,日常饮食也没有规律,为了身体的健康就需要注意日常饮食中的营养。
大学生每天的配餐中需要摄入一定的蛋白质、脂肪和碳水化合物,下表给出了这三种食物提供的营养以及大学生的正常所需营养(它们的质量以适当的单位计量)。
试根据这个问题建立一个线性方程组,并通过求解方程组来确定每天需要摄入的上述三种食物的量。
解:设123,,x x x 分别为三种食物的摄入量,则由表中的数据可以列出下列方程组12323123365113337 1.1352347445x x x x x x x x ++=⎧⎪+=⎨⎪++=⎩ 利用matlab 可以求得 x =0.27722318361443 0.39192086163701 0.23323088049177案例2 一个土建师、一个电气师、一个机械师组成一个技术服务社。
假设在一段时间,每个人收入1元人民币需要支付给其他两人的服务费用以及每个人的实际收入如下表所示,问这段时间,每人的总收入是多少?(总收入=实际收入+支付服务费)解:设土建师、电气师、机械师的总收入分别是123,,x x x 元,根据题意,建立方程组1232133120.20.35000.10.47000.30.4600x x x x x x x x x --=⎧⎪--=⎨⎪--=⎩ 利用matlab 可以求得 x =1.0e+003 *1.25648414985591 1.44812680115274 1.55619596541787案例3医院营养师为病人配制的一份菜肴由蔬菜、鱼和肉松组成,这份菜肴需含1200cal 热量,30g 蛋白质和300mg 维生素c ,已知三种食物每100g 中的有关营养的含量如下表,试求所配菜肴中每种食物的数量。
解:设所配菜肴中蔬菜、鱼和肉松的数量分别为123,,x x x 百克,根据题意,建立方程组12312312360300600120039630906030300x x x x x x x x x ++=⎧⎪++=⎨⎪++=⎩利用matlab 可以求得 x =1.521739130434782.39130434782609 0.65217391304348矩阵的应用案例1 矩阵概念的引入 (1)线性方程组11112211211222221122n n n n n n nn n na x a x a xb a x a x a x b a x a x a x b +++=⎧⎪+++=⎪⎨⎪⎪+++=⎩的系数(,1,2,,),(1,2,,)i j j a i j n b j n ==按原来的位置构成一数表11121121222212n n n n nnn a a a b aa ab a a a b ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦该数表决定着上述方程组是否有解,以及如果有解,解是什么等问题,因而研究这个数表就很重要。
矩阵的布尔积运算方法
矩阵的布尔积运算方法
矩阵的布尔积运算是一种基于逻辑运算的矩阵运算,它通常用于
解决逻辑问题,例如:判断某个事物是否符合一组规则。
具体来说,矩阵的布尔积运算可以分为以下几个步骤:
1. 首先,需要了解两个矩阵的结构和元素类型。
假设有两个矩
阵A和B,它们的结构都为m行n列,元素类型均为布尔类型。
2. 接着,需要对两个矩阵进行逐位逻辑运算,并将结果存储到
一个新的矩阵C中。
具体的逻辑运算包括逻辑与(AND)、逻辑或(OR)和逻辑异或(XOR)等。
3. 最后,将矩阵C输出或作为后续计算的输入。
一般情况下,
矩阵C的结构与A、B矩阵结构相同,元素类型为布尔类型。
需要注意的是,矩阵的布尔积运算通常需要使用特定的矩阵运算
软件或编程语言来完成,例如MATLAB、Python等。
在使用这些工具进
行运算时,需要按照具体的语法规则进行编写,避免出现语法错误。
(完整版)用矩阵概念来解决逻辑判断问题
用矩阵概念来解决逻辑判断问题(2012/12/14 9:27:49)来源:原创[转载]分类:线性代数专栏线性代数中矩阵概念的应用十分广泛,无论是在日常生活中还是在科学研究中,矩阵都是一种十分常见的数学现象,诸如学校里的课表、成绩统计表;工厂里的生产进度表、销售统计表;车站里的时刻表、价目表;股市中的证券价目表;科研领域中的数据分析表等,它是表述或处理大量的生活、生产与科研问题的有力工具.矩阵的重要作用首先在于它不仅能把头绪纷繁的事物按一定的规则清晰地展现出来,使我们不至于被一些表面看起来杂乱无章的关系弄得晕头转向;其次在于它能恰当地刻画事物之间的内在联系,并通过矩阵的运算或变换来揭示事物之间的内在联系;最后在于它还是我们求解数学问题的一种特殊“数形结合”的途径.现在展示一个矩阵概念在解决逻辑判断问题中的一个应用.问题:甲、乙、丙、丁、戊五人各从图书馆借来一本小说,他们约定读完互相交换,这五本书的厚度以及他们五人的阅读速度差不多,因此,五人总是同时交换书,经四次交换后,他们五人读完了这五本书,现已知:(1)甲最后读的书是乙读的第二本书;(2)丙最后读的书是乙读的第四本书;(3)丙读的第二本书甲在一开始就读了;(4)丁最后读的书是丙读的第三本;(5)乙读的第四本书是戊读到第三本书;(6)丁第三次读的书是丙一开始读的那本书.试根据以上情况说出丁第二次读的书是谁最先读的书?解答:设甲、乙、丙、丁、戊最后读的书的代号依次为,则根据题设条件可以列出下列初始矩阵:12345x yA xD y CCA B C D E ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭甲乙丙丁戊其中的表示尚未确定的书名代号. 同一字母代表同一本书.由题意知,经5次阅读后乙将五本书全都阅读了,则从上述矩阵可以看出,乙第3次读的书不可能是A、B或C,另外由于丙在第3次阅读的是D,所以乙第3次读的书也不可能是D,因此,乙第3次读的书是E,从而乙第1次读的书是D. 同理可推出甲第3次读的书是B. 因此上述矩阵中的y为A, x为E. 由此可确定个人的阅读顺序,如下述矩阵所示:12345E D A C BC A E B DB E D A CD C BE AA B C D E ⎛⎫ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭甲乙丙丁戊由此矩阵知,丁第2次读的书是戊一开始读的那一本书.线性代数在飞机模型中的应用(2012/12/21 14:28:53)来源:原创[转载]分类:线性代数专栏为了设计新一代的民用或军用飞机,在正式建造飞机的物理模型之前,工程师们首先会利用数值模拟技术在计算机虚拟仿真系统中构建出飞机的三维模型,并通过对飞机飞行过程的虚拟研究飞机周围气流的变化,以解决飞机结构设计中的重大问题. 这在很大程度上缩短了设计周期、节省了设计成本和降低了试验风险,尤其是彻底打破了时间与空间的限制,这其中线性代数发挥了至关重要的作用.虽然最后制造完成的飞机表面相当平滑,但其几何结构实际上是错综复杂的(见图1),除了机翼和机身,一架飞机还包括发动机舱、水平尾翼、活动辅助翼和副翼. 飞机飞行时空气在这些部件周围的流动方式决定了飞机在空中的飞行方式. 描述这些气流的方程非常复杂. 因此,为了研究气流对飞机飞行的影响,工程师们需要高度精确地描述飞机的表面.为了得到飞机结构的数值模型,典型的做法是向飞机的虚拟实体模型中添加一个三维的立方体网格. 每个小网格中的立方体称为三维单元,它们或者完全位于飞机内部,或者完全位于飞机外部,或者与飞机表面相交(见图2). 一个典型的三维网格可能包含几十万甚至上百万个三维单元. 可以想象的是,网格细分的程度越高,它包含的三维单元的个数就越多,虚拟系统的仿真程度也就越高. 当网格的细分使得相关的三维单元足够小时,则在该单元上,描述气流的复杂方程可被简单的线性方程(组)近似代替,因此,计算飞机表面的气流实质上需要反复求解包含多达数百万个线性方程和未知量的线性方程组. 即使利用目前市场上速度最快的计算机,工程师们建立并求解一个气流问题也要花费几小时到几天的计算时间. 而整个虚拟仿真过程可能要处理上千个这样的问题.上一段中描述的将一个实体模型划分为有限个单元以及在充分小的单元上将复杂方程近似线性化的思想就是目前在许多计算与仿真软件系统中广泛采用的“有限单元法”的基本思想,它自20世纪80年代起迅速发展,目前已成为众多计算与仿真软件系统的算法基础. 线性代数在应用上的重要性与计算机的计算性能成正比例增长,而这一性能伴随着计算机软硬件的创新在不断提升. 最终,计算机并行处理和大规模计算的迅猛发展将会把计算机科学与线性代数紧紧地联系在一起,并广泛应用于解决飞机制造、桥梁设计、交通规划、石油勘探、经济管理等领域的科学问题.科学家和工程师如今处理的问题远比几十年前想象的要复杂得多. 今天,对于理工科和经济管理学科专业的大学生来说,线性代数比其它大学数学课程具有更大的潜在应用价值.如何利用范德蒙德(Vandermonde)行列式的结论计算特殊的行列式(一)定义形如12322221212311111231111(,,,)n n n n n n n n nx x x x D x x x x x x x x x x x ----=L L L LM MM O M L的行列式称为n 阶范德蒙德行列式 且1()n i j j i nD x x ≤<≤=-∏(二)应用举例例1 计算行列式2223123333123111D x x x x x x = 解:该行列式与范德蒙德行列式很接近,仅缺少一次项,可通过构造成为范德蒙德行列式。
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用矩阵概念来解决逻辑判断问题(2012/12/14 9:27:49)
来源:原创
[转载] 分类:线性代数专栏
线性代数中矩阵概念的应用十分广泛,无论是在日常生活中还是在科学研究中,矩阵都是一种十分常见的数学现象,诸如学校里的课表、成绩统计表;工厂里的生产进度表、销售统计表;车站里的时刻表、价目表;股市中的证券价目表;科研领域中的数据分析表等,它是表述或处理大量的生活、生产与科研问题的有力工具.矩阵的重要作用首先在于它不仅能把头绪纷繁的事物按一定的规则清晰地展现出来,使我们不至于被一些表面看起来杂乱无章的关系弄得晕头转向;其次在于它能恰当地刻画事物之间的内在联系,并通过矩阵的运算或变换来揭示事物之间的内在联系;最后在于它还是我们求解数学问题的一种特殊“数形结合”的途径.
现在展示一个矩阵概念在解决逻辑判断问题中的一个应用.
问题:甲、乙、丙、丁、戊五人各从图书馆借来一本小说,他们约定读完互相交换,这五本书的厚度以及他们五人的阅读速度差不多,因此,五人总是同时交换书,经四次交换后,他们五人读完了这五本书,现已知: (1)甲最后读的书是乙读的第二本书; (2)丙最后读的书是乙读的第四本书; (3)丙读的第二本书甲在一开始就读了; (4)丁最后读的书是丙读的第三本; (5)乙读的第四本书是戊读到第三本书; (6)丁第三次读的书是丙一开始读的那本书. 试根据以上情况说出丁第二次读的书是谁最先读的书?
解答:设甲、乙、丙、丁、戊最后读的书的代号依次为,则根据题设条件可以列出下列
初始矩阵:
12345x y A x
D y C C A B C D
E ⎛⎫
⎪ ⎪ ⎪
⎪ ⎪ ⎪⎝⎭
甲乙丙丁戊
其中的表示尚未确定的书名代号. 同一字母代表同一本书.
由题意知,经5次阅读后乙将五本书全都阅读了,则从上述矩阵可以看出,乙第3次读的书不可能是A 、B 或C , 另外由于丙在第3次阅读的是D , 所以乙第3次读的书也不可能是D ,因此,乙第3次读的书是E ,从而乙第1次读的书是D. 同理可推出甲第3次读的书
是B. 因此上述矩阵中的
y 为A, x 为E. 由此可确定个人的阅读顺序,如下述矩阵所示:12345E D A C B C A E B D B E D A C D C B E A A B C D E ⎛⎫ ⎪ ⎪
⎪ ⎪ ⎪
⎪⎝⎭
甲乙丙丁戊
由此矩阵知,丁第2次读的书是戊一开始读的那一本书.
线性代数在飞机模型中的应用(2012/12/21 14:28:53)
来源:原创
[转载] 分类:线性代数专栏
为了设计新一代的民用或军用飞机,在正式建造飞机的物理模型之前,工程师们首先会利用数值模拟技术在计算机虚拟仿真系统中构建出飞机的三维模型,并通过对飞机飞行过程的虚拟研究飞机周围气流的变化,以解决飞机结构设计中的重大问题. 这在很大程度上缩短了设计周期、节省了设计成本和降低了试验风险,尤其是彻底打破了时间与空间的限制,这其中线性代数发挥了至关重要的作用.
虽然最后制造完成的飞机表面相当平滑,但其几何结构实
际上是错综复杂的(见图1),除了机翼和机身,一架飞机还包括发动机舱、水平尾翼、活动辅助翼和副翼. 飞机飞行时空气在这些部件周围的流动方式决定了飞机在空中的飞行方式. 描述这些气流的方程非常复杂. 因此,为了研究气流对飞机飞行的影响,工程师们需要高度精确地描述飞机的表面.
为了得到飞机结构的数值模型,典型的做法是向飞机的虚
拟实体模型中添加一个三维的立方体网格. 每个小网格中的立方体称为三维单元,它们或者完全位于飞机内部,或者完全位于飞机外部,或者与飞机表面相交(见图2). 一个典型的三维网格可能包含几十万甚至上百万个三维单元. 可以想象的是,网格细分的程度越高,它包含的三维单元的个数就越多,虚拟系统的仿真程度也就越高. 当网格的细分使得相关的三维单元足够小时,则在该单元上,描述气流的复杂方程可被简单的线性方程(组)近似代替,因此,计算飞机表面的气流实质上需要反复求解包含多达数百万个线性方程和未知量的线性方程组. 即使利用目前市场上速度最快的计算机,工程师们建立并求解一个气流问题也要花费几小时到几天的计算时间. 而整个虚拟仿真过程可能要处理上千个这样的问题.
上一段中描述的将一个实体模型划分为有限个单元以及在充分小的单元上将复杂方程近似线性化的思想就是目前在许多计算与仿真软件系统中广泛采用的“有限单元法”的基本思想,它自20世纪80年代起迅速发展,目前已成为众多计算与仿真软件系统的算法基础. 线性代数在应用上的重要性与计算机的计算性能成正比例增长,而这一性能伴随着计算机软硬件的创新在不断提升. 最终,计算机并行处理和大规模计算的迅猛发展将会把计算机科学与线性代数紧紧地联系在一起,并广泛应用于解决飞机制造、桥梁设计、交通规划、石油勘探、经济管理等领域的科学问题.
科学家和工程师如今处理的问题远比几十年前想象的要复杂得多. 今天,对于理工科和经济管理学科专业的大学生来说,线性代数比其它大学数学课程具有更大的潜在应用价值.
如何利用范德蒙德(Vandermonde)行列式的结论计算特殊的行列式
(一)定义
形如1
2
3
2
222121
2
3
1
11112
31111(,,,)n
n n n n n n n n
x x x x D x x x x x x x x x x x ----=
的行列式称为n 阶范德蒙德行列式 且1()n i j j i n
D x x ≤<≤=
-∏
(二)应用举例
例1 计算行列式2
2
231
233
3312
3
1
1
1
D x x x x x x = 解:该行列式与范德蒙德行列式很接近,仅缺少一次项,可通过构造成为范德蒙德行列式。
令12342222
1233333
1
2
3
1
111x x x y D x x x y
x
x
x
y =
则412231
()()()
()i
j
i j D y x y x y x x x ≥>≥=----∏
另一方面,按第4列展开得,23
4142434441D A yA y A y A =+++
题设行列式324D A = 即y 的系数,则
312233131
()
()i
j
i j D x x x x x x x x ≥>≥=++-∏12
2331313221()()()()x x
x x x x x x x x x x =++---
例2 设0a b c >>>,试用范德蒙德行列式证明2
22
0a a bc D b
b a
c c
c ab
=< 证明 先利用行列式性质将第三列进行变换,再用范德蒙德行列式证明。
22
2
a a bc D
b b
ac c
c ab
=313131222
2
22312
22
c c a c c b c c c
a a a a
b a
c bc a a ab ac bc b b ab b bc ac c c b b ab bc ac
c c ac bc c ab c c ac bc ab
+⨯+⨯+⨯++++++++-+++++++
222222
2
2
2
11111()1()1()1
1a a a a ab bc ac b b ab bc ac b b ab bc ac a
b c c c c
c a b c =++=++=++
()()()()0ab bc ac c a c b b a =++---<
例3 计算n+1阶行列式
11111
1111
12
22222111
11111
n
n n n n n n n
n n n n n n n n n n a a b a b b a a b a b b a a b a b b ------++++++
解 每行元素a 的幂递减,b 为升幂。
每行提a 的n 次幂有:
111
1
2
2
11
1122
11
22112
2
121
2
111
n n n n n n n
n
n n n n n
b b a a b b a a b b a a b a b a b a D a a a
+++++++⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭
⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪=⎝⎭⎝⎭⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪
⎝⎭
⎝⎭
12
1
11j n n
n i n j i n i j b b a a a a a +≤<≤+⎛⎫
=- ⎪ ⎪⎝⎭
∏ ()11
j i
i j
j i n a b a b ≤<≤+=
-∏
小结:利用范德蒙德行列式的结论计算行列式的本质:利用行列式的某些特殊行列式(即行列式中的行或列中元素为字母的递增次幂)化为范德蒙德行列式的计算结论来简化计算。