研習指引

一. 內容概要

本書以易讀易懂為首要考慮. 因此, 在編排次序上有兩項特點:

(一)先將工具知識(矩陣, 列運算, 行列式)準備好, 使接下來的主題得以充份發揮.
(二)討論過線性映射後立刻引入簡單而重要的內積, 使隨後對角化的討論不致於分散成距離遙遠的兩個部份.

全書概述如下:

第一章的向量幾何是正式題材的預備. 若時間急迫, 可以直接從第二章開始研讀, 等最後再回來補第一章. 第二, 三, 四章討論矩陣, 列運算, 及行列式. 這些題材是線性代數的工具知識, 在整個線性代數中到處用得著.

第五, 六章討論向量空間. 先舉由淺而深的各種實例介紹向量空間與子空間. 然後藉著基底(獨立生成集), 澄清向量空間的結構並引入坐標.

第七, 八章討論向量空間之間的線性映射. 先介紹線性映射的各種實例, 並討論它的矩陣表示, 然後再進一步探討線性映射的理論. 第八章討論秩的理論. 這章內容豐富, 總結了前半本書的所有的題材.

第九, 十章討論空間上的第三種運算--內積. 先討論內積的主要應用(正投影及正交化) . 然後對內積的各個條件作深入的探討.

第十一章討論各種空間分解, 這是探討對角化問題(尤其是Jordan form)的工具. 第十二, 十三章討論對角化. 對角化理論與線性映射理論並列為線性代數的兩大主題.

第十四, 十五章討論 Jordan form.先集中力量將核心問題(冪零)在十四章處理清楚, 這使得十五章的Jordan form雙層結構變成清晰易懂.

第十六章討論特徵值的綜合問題以及最小多項式. 本書涵蓋了傳統線性代數與應用線性代數的題材. 就整體而言, 傳統線性代數強調線性映射與Jordan form; 而應用線性代數較強調內積, 單式對角化, 與範數. 近幾年來,大學教育界有愈來愈重視應用線性代數的趨勢.

二. 讀書方法

線性代數極強調論證. 不論是證明或計算, 讀者務必對各個步驟追究推導所依據的定義或定理. 為協助研讀, 本書在行末大量標註推導依據, 讀者可多加利用, 以確實弄懂各步驟的道理.

"行末標註"不但出現在本書, 還出現在筆者所編寫的線性代數解題書上. 為使交叉查考具備一致性, 本書在多次的修訂中都儘量不更動原有定義定理的序號, 遇到需增添新題材時, 就在數字後附加英文字母(例如第十三章定理17c).

做事要講究重點, 讀書更是如此. 每一章的內容都有重點與旁支的區別. 人的注意力有限, 應該要集中在主題上. 不要一開始就用地毯式的讀法, 因為注意力分散到每一個角落就會變成都不注意. 整個線性代數份量很重, 應分為兩波進行研讀. 第一波研讀時可跳過一些枝節, 並特別注意各個重點, 等全書讀完一遍後再進行第二波研讀. 第二波時一方面復習重點以求融會貫通, 另一方面也已有足夠的實力可以學好一些枝節性的題材.

本書特別加上重點分級標示, 以利研習時的取捨. 雪花符號﹡代表僅供參考, 可忽略不看的題材. 標示短劍符號†的地方較難或較不重要, 應延到第二波再讀. 其它的部份就是在第一波應讀的部份. 其中雙圈符號◎代表特別重要而應熟記的題材. 當然, 在第一波與第二波之內讀者還可依各人需要在各章內分成幾個小波. 原則上每一章寧可用較快的速度多讀幾遍, 不要只用慢速度細讀一遍.

線性代數是沒有範圍的, 若想要讀遍所有題材, 耗上三年的光陰都還不能完成目標. 要練到70%~80%的火候還算容易, 想掌握90%以上就困難了. 讀者應顧及投資報酬率, 對艱深冷僻的題材適度放棄, 以免得不償失.

三. 參考用書

對投考研究所的同學, 考古題的研讀非常重要. 筆者搜羅六百餘題歷屆試題, 歸納為六十八種題型, 編成"線性代數--題型剖析"一書. 該書與本書參照研習, 可收事半功倍的效果. 對較早期的考題, 讀者可參閱"線性代數 77-68 十年考題突破". 除了研讀線性代數的題材以外, 我們通常還必須熟習它的英文敘述, 以免看不懂題目的意思.

常用而份量足夠的英文教科書有

第四本是線性代數的元老教科書, 現今的大學教授當年多半讀過. 這本書的寫法較抽象, 對初學者並不適宜. 第三本內容頗有創意, 但寫法比較浪漫, 符號與定義又常與眾不同, 並不適合自修. 讀者讀過本書後, 可在第一, 二本中擇一參閱. 不過其中的正文與習題份量沉重, 一般學生不可能全部讀完, 仍須選擇性的閱讀. 若是時間急迫, 無暇閱讀英文書, 熟讀歷屆英文試題也有熟悉英文敘述的效果.