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从图形角度探析线性变换的意义(2)

时间:2018-05-05 22:06来源:毕业论文
[1] 。可见线性代数作为一门数 学课程,要应用于生活中还是要转化为工程来进行研究,计算机与线性代数就此结 下了不解之缘。 本论文所研究的是线性


[1]
。可见线性代数作为一门数
学课程,要应用于生活中还是要转化为工程来进行研究,计算机与线性代数就此结
下了不解之缘。
本论文所研究的是线性代数中的线性变换,在对线性变换基本概念的研究基础
上,主要讨论几何意义上的表现。一般来说,线性变换是在向量空间中完成,向量
空间又称为线性空间,向量是由解析几何中引入的概念,从向量的角度讨论线性变
换使得许多问题变得更为简洁和清晰。讲到变换,肯定要涉及到矩阵,线性变换的
主要元素就是矩阵,从广义上讲线性变换就是矩阵与向量结合到一起的变换,在向
量空间中,线性变换的基也就是其中变换矩阵的基,而基向量与线性变换的存在性
与唯一性也是一个非常重要的研究内容,在这里不做讨论。再者,在解线性方程组
的过程中,矩阵的初等变换起了非常大的作用,这样又将线性变换与线性方程组联
系起来。总之,线性变换贯穿整个线性代数,深入了解线性变换对线性代数的学习
有很大帮助。
1.2 线性变换的几何背景
线性变换是数学变换中的较为基础的一类变换,是线性代数研究的一个对象。
由于线性变换在代数的基础上是复杂的,所以很多研究人员都致力于将线性代数与
几何图形结合到一起,从几何的角度来解释线性变换的意义,并且将线性变换应用
于其他更多的领域。线性变换其实是我们生活中日常运作所映射出来的,从最简单的几何图形变换开始,比如说建筑物在阳光的照射下会形成影子,这是在平面上的
镜面投影,是一种最简单的变换。正是从生活中总结出一些常见的变换例子,得出
了比较浅的经验,同时又发现了线性变换在高文空间的问题,所以人们对线性变换
的研究一直很热衷。1872年,德国数学家克莱茵在德国爱尔兰根大学的一次学术报
告中提出,几何学的任务就是研究在一定的线性变换下图形的不变性质[2]
。而且他把
线性变换放在了射影几何上,得出了它与欧式几何的一些不同点,并且简单介绍在
射影几何领域研究线性变换的方便性,通过线性变换的分解确认了一个图形在运动
之后保持形状不变,它的这种运动会是某些运动的乘积,从而实现线性变换验证几
何现象的目的。线性变换在几何图形上显示着与平常抽象概念不同的意义,所以将
线性变换与空间几何结合在一起,许多疑难问题都会迎刃而解。
1. 3  线性变换与计算机语言实现
线性代数的计算是十分冗繁的,解四阶的方程组要做几十次的乘法和加法,所以
我们引入了科学计算软件 MATLAB,任何的高阶计算都可以几分钟解决,使得理论
联系实际得以实现,这样下来可以节省计算时间,可以将更多的精力放在其他问题的
研究上。学习线性变换的过程中,首先要把自己所看到的所感受到的一些现象反映为
知识层面,才能慢慢梳理组成概念,然后将抽象的概念用理性的思文再次浏览,称为
一个整体的轮廓。为了将线性变换的几何形象更好地呈现出来,近现代使用的最广泛
的研究方法就是将线性变换与数学软件结合起来。线性变换过程中难免会涉及到矩阵
计算和行列式化简之类的数值计算问题,以上提到利用 MATLAB 软件会很快得到结
果,而同时 MATLAB 软件也可以制图,所以 MATLAB 软件是研究线性变换时使用最
多的工具。
综上,本论文属于综述性文章,首先简单介绍线性变换的基础知识,然后从线性 从图形角度探析线性变换的意义(2):http://www.youerw.com/shuxue/lunwen_14848.html
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