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线性代数在现实生活中的应用
【摘要】线性代数理论有着悠久的历史和丰富的内容,其理论应用,是研
究现代科学技术的重要方法,在众多的科学技术领域中应用都十分广泛。本文通过对线性代数的定义的解释,和应用实例的列举,分析了线性代数被广泛运用于各个领域的原因。并对在这些领域中,线性代数的具体应用做了简要论述。
【关键词】线性代数;实际生活;应用实例
一、什么是线性代数
线性代数(Li
earAlgebra)是数学的一个分支,也是代数的一个重要学科,那么什么是代数呢?代数英文是Algebra,源于阿拉伯语。其本意是“结合在一起”。1也就是说代数的功能是把许多看似不相关的事物“结合在一起”,也就是进行抽象。抽象的目的是为了解决问题的方便,为了提高效率,通过线性代数可以把一些看似不相关的问题化归为一类问题。线性代数的研究内容包括行列式,矩阵和向量等,其主要处理的是线性关系的问题,随着数学的发展,线性代数的含义也不断的扩大。它的理论不仅渗透到了数学的许多分支中,而且在理论物理、理论化学、工程技术、国民经济、生物技术、航天、航海等领域中都有着广泛的应用。
二、线性代数被广泛运用的原因
为什么线性代数得到广泛运用,也就是说,为什么在实际的科学研究中解线性方程组是经常的事,而并非解非线性方程组是经常的事呢?
原因之一,大自然的许多现象恰好是线性变化的。以物理学为例,整个物理世界可以分为机械运动、电运动、还有量子力学的运动。而机械运动的基本方程是牛顿第二定律,即物体的加速度同它所受到的力成正比,这是一个基本的线性微分方程。电运动的基本方程是麦克思韦方程组,这个方程组表明电场强度与磁场的变化率成正比,而磁场的强度又与电场强度的变化率成正比,因此麦克思韦方程组也正好是线性方程组。而量子力学中描绘物质的波粒二象性的薜定谔方程,也是线性方程组。
其二,随着科学的发展,我们不仅要研究单个变量之间的关系,还要进一步研究多个变量之间的关系,因为各种实际问题在大多数情况下可以线性化,而科学研究中的非线性模型通常也可以被近似为线性模型,另外由于计算机的发展,线性化了的问题又可以计算出来,所以,线性代数因成为了解决这些问题的有力工具而被广泛应用。如量子化学(量子力学)是建立在线性Hilbert空间的理论基础上的,没有线性代数的基础,不可能掌握量子化学。而量子化学(和分子力学)的计算在今天的化学和新药的研发中是不可缺少的。
其三,线性代数所r
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