Introduction to Linear Algebra

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圖書描述

  年代:1991 。版次:2 。

《圖論導論:連接、結構與算法》 第一章:圖論基礎與基本概念 本章將為讀者構建堅實的圖論知識體係。我們將從圖的定義、基本術語入手,詳細闡述無嚮圖、有嚮圖、多重圖、簡單圖等不同類型的圖結構。重點將放在頂點的度、邊的鄰接關係、子圖、補圖的概念解析上。隨後,我們將深入探討路徑、迴路、連通性等核心概念,包括連通圖、強連通圖的判定方法。特彆地,我們將引入握手定理、歐拉路徑與迴路的存在性判彆,為後續章節的算法分析奠定基礎。為瞭便於數學描述和計算,本章還將簡要介紹圖的矩陣錶示,包括鄰接矩陣和關聯矩陣的構建及其基本性質。 第二章:樹與森林:無環結構的探索 樹作為圖論中最基本、應用最廣泛的結構之一,將在本章得到充分的論述。我們將首先定義樹的概念,並證明其等價的幾種刻畫方式,例如“n個頂點的無環連通圖”。隨後,我們將探討生成樹的概念,這是解決網絡設計和優化問題的關鍵。本章的重點在於樹的構造算法,包括著名的普裏姆(Prim)算法和剋魯斯卡爾(Kruskal)算法,用於尋找最小生成樹(MST)。我們將對這些算法的原理、實現步驟、時間復雜度進行詳盡的分析與對比,並通過實例進行演示。此外,我們還將介紹根樹、有序樹等特定類型的樹結構,及其在數據結構(如二叉樹)中的應用背景。 第三章:圖的遍曆與搜索策略 高效地訪問和探索圖中的所有頂點和邊是圖論算法的核心任務。本章將集中介紹兩種主要的圖遍曆算法:廣度優先搜索(BFS)和深度優先搜索(DFS)。我們將詳細剖析這兩種算法的執行機製,使用隊列和棧等數據結構如何引導搜索過程。針對不同的應用場景,如尋找最短路徑、檢測連通分量、拓撲排序等,我們將展示BFS和DFS的適用性和優勢。在DFS的框架下,我們將深入研究割點(關節點)、割邊(橋)的識彆方法,這些是衡量網絡健壯性的重要指標。本章還將覆蓋拓撲排序,介紹其在依賴關係管理中的應用,並討論如何利用DFS實現高效的拓撲排序。 第四章:最短路徑問題:距離的度量 在現實世界的網絡應用中,計算兩點之間的“最短距離”是一個普遍需求。本章將係統性地解決最短路徑問題。首先,對於邊權非負的圖,我們將詳細講解迪傑斯特拉(Dijkstra)算法的原理和優化。其次,當圖中存在負權邊時,我們將引入貝爾曼-福特(Bellman-Ford)算法,並重點分析其如何檢測負權環的存在性。對於所有頂點對之間的最短路徑問題,本章將介紹弗洛伊德-沃沙爾(Floyd-Warshall)算法,並探討其動態規劃的本質。通過大量的圖示和計算示例,幫助讀者掌握不同算法的適用範圍、計算復雜度和實現技巧。 第五章:網絡流理論:最大傳輸能力的極限 網絡流是圖論在運籌學和優化領域的重要延伸。本章將聚焦於最大流與最小割問題。我們將定義網絡、容量、流等基本概念。核心內容是福特-富爾剋森(Ford-Fulkerson)方法及其著名的增廣路徑思想。我們將詳細介紹如何利用殘餘網絡來尋找增廣流,並討論埃德濛茲-卡普(Edmonds-Karp)算法作為Ford-Fulkerson的具體實現。至關重要地,本章將深入證明和應用最大流-最小割定理,展示其在二分圖匹配(如匈牙利算法的流網絡基礎)等實際問題中的強大威力。 第六章:匹配理論與網絡應用 本章探討圖論在組閤優化中的另一關鍵領域——匹配。我們將定義邊匹配、完美匹配、最大匹配等概念。重點將放在二分圖上的匹配問題,介紹交錯路徑和增廣路徑的概念,並基於此引齣霍爾(Hall)定理及其在存在完美匹配條件上的應用。對於一般圖的最大匹配問題,我們將介紹愛德濛茲的“花朵”理論(僅作概念性介紹,不涉及復雜證明),並側重於如何將二分圖匹配問題轉化為網絡流問題,利用第五章的成果來求解。 第七章:圖的著色與平麵圖 圖的著色是圖論中一個經典且具有深遠意義的研究方嚮。本章首先介紹頂點著色的概念,包括色數 ($chi(G)$) 的定義和性質。我們將詳細討論四色定理的意義,並介紹五色定理的證明思路。隨後,我們將深入研究邊著色問題,討論維津(Vizing)定理。本章的後半部分轉嚮平麵圖。我們將定義平麵嵌入、麵、邊界等概念,並重點闡述歐拉公式 $v-e+f=2$(針對連通平麵圖)及其推論,如五麵體定理。我們將學習如何使用庫拉托夫斯基定理(Kuratowski's Theorem)來判定一個圖是否為平麵圖,即識彆$K_5$和$K_{3,3}$的子圖。 第八章:特殊圖結構與應用擴展 本章將拓展圖論的應用邊界。我們將研究競賽圖(Tournaments)的性質,如其必然存在一個哈密頓通路。隨後,我們將探討交錯圖(Alternating Graphs)和綫圖(Line Graphs),這些結構在分析原圖的邊相關屬性時非常有用。此外,本章還會簡要介紹概率圖模型的基礎概念,包括隨機圖(如Erdős-Rényi模型)的初步性質,為讀者未來接觸更高級的復雜網絡分析提供必要的橋梁。最後,我們將迴顧圖論在社交網絡分析、生物信息學和數據挖掘中的前沿應用案例。

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用户评价

评分

這本書的數學深度令我印象深刻。盡管書名是“導論”,但它所包含的內容絕非淺嘗輒止。作者在介紹每一個基本概念後,都會深入探討其性質、定理和推論,並且在適當的時候引入一些更高級的概念。例如,在講解完嚮量空間後,又進一步介紹瞭子空間、綫性無關、基和維數等核心概念,並且詳細闡述瞭它們之間的內在聯係。這種深入的講解方式,讓我能夠建立起一個完整而深刻的數學體係。書中對於一些證明的推導過程也非常詳細,每一步都清晰可見,讓我能夠理解證明的邏輯思路,而不是簡單地接受結論。我尤其喜歡作者在證明定理時,所采用的多種方法,這讓我能夠從不同的角度去理解同一個數學真理。這本書讓我覺得,綫性代數不僅僅是一門課程,更是一門精妙的藝術。

评分

《代數綫性導論》的嚴謹性與易讀性的結閤做得非常到位。在我看來,許多數學書籍要麼過於嚴謹而難以入門,要麼過於淺顯而缺乏深度。但這本書卻恰好找到瞭一個完美的平衡點。它在保持數學嚴謹性的同時,又通過清晰的語言和豐富的例子,讓復雜的概念變得易於理解。作者在講解每一個定理時,都會先給齣直觀的解釋,然後再進行嚴謹的證明,這種處理方式極大地降低瞭學習的門檻。我尤其欣賞書中對“矩陣”這一核心概念的講解,從最初的二維、三維矩陣,到更高維度的矩陣,再到矩陣的運算和性質,每一個環節都銜接得非常自然,讓我能夠逐步深入理解。而且,書中還穿插瞭一些實際應用的案例,比如在數據科學和計算機圖形學中的應用,這讓我看到瞭綫性代數在現實世界中的巨大價值,進一步激發瞭我學習的動力。

评分

這本《代數綫性導論》真是讓我眼前一亮,尤其是在學習過程中,很多時候都會遇到一些理論性的障礙,而這本書就像一座燈塔,為我指明瞭方嚮。它不僅僅是簡單地羅列公式和定理,而是深入淺齣地闡述瞭綫性代數的核心思想,從嚮量空間的基本概念,到綫性變換的幾何意義,再到矩陣的運算和性質,每一步都銜接得非常自然流暢。作者在解釋抽象概念時,總是會引用一些直觀的例子,比如用幾何圖形來解釋綫性組閤和張成的概念,用實際生活中的場景來講解綫性方程組的應用,這對於我這種不是數學科班齣身的讀者來說,簡直是福音。而且,書中的練習題設計得也非常有梯度,從基礎的計算題到復雜的證明題,循序漸進,能夠有效地鞏固所學知識。我尤其喜歡那些需要自己動手推導的題目,它們迫使我深入思考,而不是死記硬背。讀完這本書,我感覺自己對綫性代數的理解不再停留在錶麵,而是能夠真正地把握其精髓,這對於我後續的學習和研究,都將産生深遠的影響。很多時候,一本好的教材能夠極大地提升學習的效率和興趣,而這本書無疑就是這樣一本傑作。它不僅是一本教材,更像是一位循循善誘的老師,陪伴我走過這段充滿挑戰的數學學習之旅。

评分

《代數綫性導論》給我最大的感受就是它的實用性。在學習之前,我總覺得綫性代數離我的生活很遙遠,似乎隻存在於數學傢的世界裏。但這本書的齣現,徹底顛覆瞭我的認知。作者巧妙地將綫性代數與圖像處理、數據分析、機器學習等前沿領域聯係起來,讓我看到瞭這門學科在現代科技中的重要地位。例如,書中在講解矩陣乘法時,就以圖像的縮放、鏇轉和裁剪為例,生動形象地展示瞭矩陣運算的實際意義。在討論最小二乘法時,更是直接引入瞭如何用綫性代數的方法來擬閤數據,解決實際工程中的優化問題。這些案例讓我覺得學習綫性代數不再是枯燥的理論推導,而是解決實際問題的有力工具。而且,書中的例子都選取得非常貼切,易於理解,這大大激發瞭我學習的積極性。我發現,一旦理解瞭綫性代數的應用場景,很多原本晦澀的概念都會變得清晰起來。這本書的講解方式,就像在教你一套解決問題的“秘籍”,讓你在掌握基礎知識的同時,還能立即感受到它的強大力量。

评分

《代數綫性導論》在概念的啓發性方麵做得非常齣色。許多抽象的數學概念,比如嚮量空間的“抽象性”,或者綫性變換的“保持結構性”,都可能讓初學者感到睏惑。而這本書通過大量的幾何直觀和類比,有效地幫助我剋服瞭這些理解上的障礙。作者經常會用圖形來解釋嚮量的加法、數乘,以及綫性變換對嚮量空間的影響,這讓我能夠建立起空間想象能力,從而更好地理解抽象的數學對象。而且,書中還常常會引用一些數學史上的故事,或者介紹一些著名數學傢的思想,這讓我在學習知識的同時,也能感受到數學的魅力和人文氣息。我尤其喜歡書中關於“嚮量空間”的講解,作者通過類比“函數空間”,讓我深刻理解瞭嚮量空間的普適性和抽象性,這對我建立更高級的數學視野起到瞭至關重要的作用。

评分

《代數綫性導論》給我帶來的另一大收獲是它在問題解決能力上的提升。綫性代數本身就是一門非常注重邏輯推理和問題解決的學科,而這本書恰恰在這方麵給予瞭我極大的鍛煉。書中提供的例題和習題,不僅僅是簡單的計算,很多都需要我運用所學的知識去分析問題,構建模型,然後找到最優的解決方案。我記得有一個關於網絡流的題目,它本身看起來非常復雜,但我通過將它轉化為一個綫性方程組,然後運用書中講解的矩陣方法,竟然順利地解決瞭問題。這種感覺非常棒,仿佛擁有瞭一把萬能鑰匙,能夠打開各種數學難題的鎖。這本書讓我學會瞭如何將現實世界中的問題抽象成數學模型,然後利用綫性代數的工具去求解,這對我未來的學習和工作都將産生深遠的影響。它教會我的不僅僅是知識,更是一種解決問題的思維方式。

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翻開《代數綫性導論》這本書,我立刻被它嚴謹而又充滿邏輯性的敘事風格所吸引。作者對於每一個概念的定義都力求精確,每一個定理的證明都一絲不苟,這充分展現瞭數學的嚴謹之美。但我並非因此感到枯燥,反而覺得正是這種嚴謹,讓我能夠建立起紮實的理論基礎。書中對嚮量空間、子空間、基、維數等基本概念的闡述,清晰明瞭,配閤著大量的圖示和例子,使得原本抽象的概念變得生動起來。我尤其欣賞作者在講解綫性變換時的處理方式,他從幾何變換的角度齣發,層層遞進,逐步引入矩陣錶示,讓讀者能夠直觀地理解綫性變換的本質。此外,書中的行列式和特徵值部分的講解也非常精彩,作者沒有僅僅給齣計算方法,而是深入分析瞭它們在理解矩陣性質和解決實際問題中的重要作用。我記得有一個關於特徵值應用的例子,講解瞭如何利用特徵值來分析係統的穩定性,這讓我看到瞭綫性代數在工程和物理學等領域的巨大價值。這本書的語言也十分考究,用詞準確,邏輯清晰,閱讀起來暢通無阻。它不僅僅是一本介紹綫性代數的書籍,更是一次對邏輯思維和數學推理能力的絕佳訓練。

评分

這本書的學習體驗非常愉悅。《代數綫性導論》的排版精美,字體清晰,圖示生動,閱讀起來非常舒服。而且,書中采用瞭大量的空白,使得頁麵不會顯得擁擠,讓讀者能夠更專注於內容。作者的寫作風格也很流暢,語言簡潔明瞭,沒有過多的冗餘。我尤其喜歡書中一些“小貼士”和“總結”的部分,它們能夠幫助我快速迴顧和鞏固所學知識。而且,書中還提供瞭一些拓展閱讀的建議,讓我能夠根據自己的興趣深入探索。我發現,一本好的教材,不僅僅在於內容的深度和廣度,更在於它能否激發讀者的學習興趣,讓讀者在愉快的氛圍中掌握知識。這本書無疑做到瞭這一點,它讓我覺得學習綫性代數是一件充滿樂趣的事情,而不是一項枯燥的任務。

评分

這本書的語言風格我非常喜歡,它既有學術論文的嚴謹,又不失科普讀物的親切。作者在闡述復雜的數學概念時,總會使用清晰易懂的語言,避免使用過於生僻的術語,或者在首次齣現時給予詳細的解釋。我尤其喜歡書中那些“旁徵博引”的部分,作者會適時地介紹一些曆史背景,或者引用一些數學傢的思想,這讓我在學習知識的同時,也能感受到數學文化的魅力。比如,在講解高斯消元法時,作者還順帶提到瞭高斯這位偉大的數學傢,以及這一方法在曆史上的重要性,這讓我覺得學習過程更加有趣和充實。此外,書中的一些“技巧提示”和“注意事項”也非常有價值,它們能夠幫助我避免一些常見的錯誤,或者掌握一些更高效的解題方法。總的來說,這本書給我留下瞭一種“學而不纍,知之甚深”的閱讀體驗,它讓我真正地愛上瞭綫性代數這門學科。

评分

我不得不說,《代數綫性導論》在內容編排和結構設計上做得非常齣色。它並非簡單地按照主題堆砌知識點,而是非常注重知識之間的內在聯係,將看似獨立的章節巧妙地串聯起來。從嚮量的基本運算,到矩陣的性質,再到綫性方程組的求解,以及後續的嚮量空間、特徵值和特徵嚮量,整個體係的構建非常嚴謹而有邏輯。作者在過渡章節的處理上也非常到位,總能在一個章節的結尾處自然地引齣下一章節的內容,讓讀者在不知不覺中就完成瞭知識的遷移和擴展。這種循序漸進的學習路徑,對於我這樣基礎相對薄弱的讀者來說,無疑是極大的幫助。我尤其欣賞書中對“綫性”這一核心概念的反復強調和不同角度的闡釋,它貫穿瞭整本書,幫助我建立起對綫性代數全局的認知。書中的圖錶和示意圖也運用得恰到好處,它們不僅起到瞭輔助說明的作用,更能幫助我構建起三維空間中的幾何直觀,從而更好地理解抽象的數學概念。

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