第0章　動機 1
0．1　空間想象給我們帶來的直觀感受 1
0．2　有效利用線性近似的手段 2
第1章　用空間的語言表達向量、矩陣和行列式 5
1．1　向量與空間 5
1．1．1　最直接的定義：把數(shù)值羅列起來就是向量 6
1．1．2　“空間”的形象 9
1．1．3　基底 11
1．1．4　構(gòu)成基底的條件 16
1．1．5　維數(shù) 18
1．1．6　坐標 19
1．2　矩陣和映射 19
1．2．1　暫時的定義 19
1．2．2　用矩陣來表達各種關(guān)系（1） 24
1．2．3　矩陣就是映射！ 25
1．2．4　矩陣的乘積=映射的合成 28
1．2．5　矩陣運算的性質(zhì) 31
1．2．6　矩陣的乘方=映射的迭代 35
1．2．7　零矩陣、單位矩陣、對角矩陣 37
1．2．8　逆矩陣=逆映射 44
1．2．9　分塊矩陣 47
1．2．10　用矩陣表示各種關(guān)系（2） 53
1．2．11　坐標變換與矩陣 55
1．2．12　轉(zhuǎn)置矩陣=??? 63
1．2．13　補充（1）：時刻注意矩陣規(guī)模 64
1．2．14　補充（2）：從矩陣的元素的角度看 67
1．3　行列式與擴大率 68
1．3．1　行列式=體積擴大率 68
1．3．2　行列式的性質(zhì) 73
1．3．3　行列式的計算方法（1）：計算公式▽ 80
1．3．4　行列式的計算方法（2）：筆算法▽ 87
1．3．5　補充：行列式按行（列）展開與逆矩陣▽ 91
第2章　秩、逆矩陣、線性方程組——溯因推理 95
2．1　問題設(shè)定：逆問題 95
2．2　良性問題（可逆矩陣） 97
2．2．1　可逆性與逆矩陣 97
2．2．2　線性方程組的解法（系數(shù)矩陣可逆的情況）▽ 97
2．2．3　逆矩陣的計算方法▽ 107
2．2．4　初等變換▽ 110
2．3　惡性問題 115
2．3．1　惡性問題示例 115
2．3．2　問題的惡劣程度——核與像 120
2．3．3　維數(shù)定理 122
2．3．4　用式子表示“壓縮扁平化”變換（線性無關(guān)、線性相關(guān)） 126
2．3．5　線索的實際個數(shù)（秩） 130
2．3．6　秩的求解方法（1）——悉心觀察 137
2．3．7　秩的求解方法（2）——筆算 142
2．4　良性惡性的判定（逆矩陣存在的條件） 149
2．4．1　重點是“是不是壓縮扁平化映射” 149
2．4．2　與可逆性等價的條件 150
2．4．3　關(guān)于可逆性的小結(jié) 151
2．5　針對惡性問題的對策 152
2．5．1　求出所有能求的結(jié)果（1）理論篇 152
2．5．2　求出所有能求的結(jié)果（2）實踐篇 155
2．5．3　最小二乘法 166
2．6　現(xiàn)實中的惡性問題（接近奇異的矩陣） 167
2．6．1　問題源于哪里 167
2．6．2　對策示例——提克洛夫規(guī)范化 170
第3章　計算機上的計算（1）——LU 分解 173
3．1　引言 173
3．1．1　切莫小看數(shù)值計算 173
3．1．2　關(guān)于本書中的程序 174
3．2　熱身：加減乘運算 174
3．3　LU分解 176
3．3．1　定義 176
3．3．2　分解能帶來什么好處 178
3．3．3　LU分解真的可以做到嗎 178
3．3．4　LU分解的運算量如何 180
3．4　LU分解的步驟（1）一般情況 182
3．5　利用LU分解求行列式值 186
3．6　利用LU分解求解線性方程組 187
3．7　利用LU分解求逆矩陣 191
3．8　LU分解的步驟（2）意外發(fā)生的情況 192
3．8．1　需要整理順序的情況 192
3．8．2　重新整理順序也無濟于事的狀況 196
第4章　特征值、對角化、Jordan標準型——判斷是否有失控的危險 197
4．1　問題的提出：穩(wěn)定性 197
4．2　一維的情況 202
4．3　對角矩陣的情況 203
4．4　可對角化的情況 205
4．4．1　變量替換 205
4．4．2　變量替換的求法 213
4．4．3　從坐標變換的角度來解釋 215
4．4．4　從乘方的角度來解釋 219
4．4．5　結(jié)論：關(guān)鍵取決于特征值的絕對值 220
4．5　特征值、特征向量 220
4．5．1　幾何學(xué)意義 220
4．5．2　特征值、特征向量的性質(zhì) 225
4．5．3　特征值的計算：特征方程 232
4．5．4　特征向量的計算▽ 240
4．6　連續(xù)時間系統(tǒng) 246
4．6．1　微分方程 247
4．6．2　一階情況 250
4．6．3　對角矩陣的情況 250
4．6．4　可對角化的情況 252
4．6．5　結(jié)論：特征值（的實部）的符號是關(guān)鍵 252
4．7　不可對角化的情況 255
4．7．1　首先給出結(jié)論 255
4．7．2　就算不能對角化——Jordan標準型 256
4．7．3　Jordan標準型的性質(zhì) 257
4．7．4　利用Jordan標準型解決初始值問題（失控判定的最終結(jié)論） 264
4．7．5　化Jordan標準型的方法 271
4．7．6　任何方陣均可化為Jordan標準型的證明 279
第5章　計算機上的計算（2）——特征值算法 299
5．1　概要 299
5．1．1　和筆算的不同之處 299
5．1．2　伽羅華理論 300
5．1．3　5×5以上的矩陣的特征值不存在通用的求解步驟！ 302
5．1．4　有代表性的特征值數(shù)值算法 303
5．2　Jacobi方法 303
5．2．1　平面旋轉(zhuǎn) 304
5．2．2　通過平面旋轉(zhuǎn)進行相似變換 306
5．2．3　計算過程的優(yōu)化 309
5．3　冪法原理 310
5．3．1　求絕對值最大的特征值 310
5．3．2　求絕對值最小的特征值 311
5．3．3　QR分解 312
5．3．4　求所有特征值 316
5．4　QR方法 318
5．4．1　QR方法的原理 319
5．4．2　Hessenberg矩陣 321
5．4．3　Householder方法 322
5．4．4　Hessenberg矩陣的QR迭代 325
5．4．5　原點位移、降階 327
5．4．6　對稱矩陣的情況 327
5．5　反冪法 328
附錄A　希臘字母表 330
附錄B　復(fù)數(shù) 331
附錄C　關(guān)于基底的補充說明 336
附錄D　微分方程的解法 341
D．1　dx/dt = f(x) 型 341
D．2　dx/dt = ax + g(t) 型 342
附錄E　內(nèi)積、對稱矩陣、正交矩陣 346
E．1　內(nèi)積空間 346
E．1．1　模長 346
E．1．2　正交 347
E．1．3　內(nèi)積 347
E．1．4　標準正交基 349
E．1．5　轉(zhuǎn)置矩陣 351
E．1．6　復(fù)內(nèi)積空間 351
E．2　對稱矩陣與正交矩陣——實矩陣的情況 352
E．3　埃爾米特矩陣與酉矩陣——復(fù)矩陣的情況 353
附錄F　動畫演示程序的使用方法 354
F．1　執(zhí)行結(jié)果 354
F．2　準備工作 354
F．3　使用方法 355
參考文獻 357