《线性代数应该这样学》第四版上市:风靡全球420所高校的经典教材迎来更新

确实,线性代数很多概念都很抽象,刚开始学的时候很容易一头雾水。记得当时学特征向量和特征值,一直不明白它有什么用。后来在学习图像处理的时候,才发现特征向量可以用来提取图像的主要特征,特征值则代表了这些特征的重要性。那一刻,感觉之前学的知识都活了过来。

学数学嘛,两种都重要。代数计算是基础,没有这个基础,几何直观就是空中楼阁。但如果只有代数计算,那就太枯燥了,也容易陷入死记硬背。最好是先用几何直观建立起感觉,再用代数计算去验证和深化理解。

谢尔顿·阿克斯勒(Sheldon Axler)的这种做法,实际上是希望学生能够更加关注线性代数中的结构性东西,而非一上来就陷入行列式的计算泥潭,就好比学习编程,如果一上来就扣语法细节,很多人可能直接就放弃了。当然,如果为了应付考试,尤其国内考研,那还是老老实实算行列式吧(手动狗头)。

对我来说,几何直观更容易理解。代数计算就像是按照公式一步步解谜,虽然能得到答案,但总觉得少了点什么。几何直观则能让我看到问题的本质,建立起更深刻的理解。当然,最终还是需要将两者结合起来,才能真正掌握线性代数。

我真正理解线性代数是在学习有限元分析的时候。之前学的矩阵、向量空间等等,都只是纸面上的东西。但是当用线性代数来描述和求解实际的物理问题时,才发现它原来这么强大!那些抽象的概念也变得生动起来,不再是单纯的数学符号。

可能是因为行列式在某些情况下会掩盖线性代数的本质吧。行列式计算繁琐,容易让人只见树木不见森林。强调从线性变换的角度理解线性代数,可能更容易抓住问题的核心。不过,对于工科学生来说,行列式计算依然是必备技能,毕竟很多实际问题最终还是要转化为数值计算。

优势在于能够突出线性代数的本质是概念而非计算,强调几何直观,避免学生陷入繁琐的计算细节而忽略了对线性代数核心思想的理解。局限性在于,对于需要大量计算的专业(如工程、物理等),缺乏行列式的训练可能会影响实际应用能力。所以更适用数学系这种对理论深度要求高的专业,其他专业酌情。

从认知心理学的角度来看,几何直观更符合人类大脑的处理方式。我们的大脑更擅长处理图像和空间信息,因此通过几何直观来理解线性代数概念,可以减轻认知负担,提高学习效率。然而,代数计算是严谨的数学证明的基础,任何几何直观都必须通过代数计算来验证和推广。理想的学习方式应该是两者结合,相互促进。

线性代数是泛函分析的基础毋庸置疑。很多泛函分析的概念,比如向量空间、线性算子、内积空间等等,都是从线性代数推广过来的。如果你线性代数没学好,直接学泛函分析可能会一脸懵逼,各种概念都搞不清楚。所以说,线性代数是内功,泛函分析是招式,内功不好,招式再花哨也没用。