1 線性代數 linear algebra 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料...

25
1 線線線線 LINEAR ALGEBRA 李李李 李李李李李李李李李李李李

Upload: eugene-hood

Post on 26-Dec-2015

243 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

1

線性代數LINEAR ALGEBRA

線性代數LINEAR ALGEBRA

李程輝國立交通大學電信工程學系

Page 2: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

2

教師及助教資料 教師:李程輝

Office Room: ED 828 Ext. 31563

助教:林建成 邱登煌 Lab: ED 823 E-mail: [email protected] ;

[email protected] Ext. 54570

課程網址 http://banyan.cm.nctu.edu.tw/linearalgebra2006

Page 3: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

3

教科書

Textbook: S.J. Leon, Linear Algebra with Applications, 7th Ed., Prentice Hall, 2006.

Reference: R. Larson and B.H. Edwards, Elementary Linear Algebra, 4th Ed., Houghton Mifflin Company, 2000.

Page 4: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

4

成績算法

正式考試 3 次 ( 各 30%) 作業 (10%)

Page 5: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

5

Several Applications How many solutions do have?

It may have none, one or infinitely many solutions depending on rank(A) and whether

or not.)(Acolb

bxA

Page 6: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

6

How to solve the following Lyapunov and Riccati equations:

Matrix Theory

0 QXAAX

01 QXBXBRXAXA TT

Page 7: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

7

Find the local extrema of

definiteness of the Hessian matrix. How to determine the definiteness of a real

symmetric matrix?

eigenvalues

2: Cf n

&0f

Page 8: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

8

How to determine the volume of a parallelogram?

Determinant

Page 9: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

9

How to find the solutions or characterize the dynamical behaviors of a linear ordinary differential equation?

Eigenvalues, Eigenvectors

vector space and linear independency

Page 10: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

10

How to predict the asymptotic( Steady-state) behavior of a discrete dynamical system ( p280.)

Eigenvalues & Eigenvectors

Page 11: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

11

Given

Find the best line to fit the data.

i.e., find

is minimum

Least Square problem

(Orthogonal projection)

niy

x

i

i ,,1,

xCCy 10

10 &CC2

110 )(

n

iii xCCy

Page 12: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

12

How to expand a periodic function as sum of different harmonics? ( Fourier series)

Orthogonal projection

Page 13: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

13

How to approximate a matrix by as few as data?

Digital Image Processing

Singular Value Decomposition

Page 14: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

14

How to transform a dynamical system into one which is as simple as possible?

Diagnolization, eigenvalues and eigenvectors

Page 15: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

15

How to transform a dynamical system into a specific form ( e.g., controllable canonical form)

Change of basis

Page 16: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

16

課程簡介 Introduction to Linear Algebra Matrices and Systems of Equations

Systems of Linear Equations Row Echelon Form Matrix Algebra Elementary matrices Partitioned Matrices

Determinants The Determinants of a Matrix Properties of Determinants Cramer’s Rule

Page 17: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

17

Vector Spaces Definition and Examples Subspace Linear Independence Basis and Dimension Change of Basis Row Space and Column Space

Linear Transformations Definition and Examples Matrix Representations of Linear

Transformations Similarity

Page 18: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

18

Orthogonality The Scalar Product of Euclidean Space Orthogonal Subspace Least Square Problems Inner Product Space Orthonormal Set

Eigenvalues Eigenvalues and Eigenvectors Systems of Linear Differential Equations Diagonalization Hermitian Matrices The Singular Value Decomposition

Page 19: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

19

Quadratic Forms Positive Definite Matrices

Page 20: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

20

Exercise for Chapter 1

P.11: 9,10 P.28: 8,9,10 P.62: 12,13,21,*22,23,27 P.76: 3(a,c),*6,12,18,23 P.87: *18 P.97: Chapter test 1-10

Page 21: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

21

Exercise for Chapter 2

P.105: 1,*11 P.112: 5-8,*10-12 P.119: 2(a,c),4,7,*8,11,12 P.123: Chapter test 1-10

Page 22: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

22

Exercise for Chapter 3

P.131: 3-6,13,15 P.142: 1,*3,5-9,13,14,16-20 P.154: 5,*7-11,14-17 P.161: 3,*5,7,9,11,13,15,16 P.173: 1,4,*7,10,11 P.180: 3,6-9,12,*13,16,17,19-21 P.186: Chapter test 1-10

Page 23: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

23

Exercise for Chapter 4

P.195: 1,8,*9,12,16,18-20,23,24 P.208: *3,5,11,13,18 P.217: *5,7,8,10-15 P.221: Chapter test 1-10

Page 24: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

24

Exercise for Chapter 5

P237: 6,7,10,*13,14. P247: 2,9,11,*13,14,16. P258: *5,7,9,10,12 P267: 4,8,9,26,*27,28,29 P286: 2,4,*12~14,16,19,22,23,25,33 P297: 3~5,12,*4 P310: Chapter test 1~10

Page 25: 1 線性代數 LINEAR ALGEBRA 李程輝 國立交通大學電信工程學系 2 教師及助教資料 教師:李程輝 Office Room: ED 828 Ext. 31563 助教:林建成 邱登煌

25

Exercise for Chapter 6 P323 : 2~16 , 18 , *19 , 22~*25 , 27 P351 : 1 (a)*(e) , 4 , 6 , 7 , 9~12 , 16~18 ,

23(b) , 24(a) , 25~28 P363 : 8 , 10~*13 , *19 , 21 P380 : *5 , 6 P395 : 3(a)(b) , 7(a)(b) , 8~14 , *12 P403 : *3 , 8~13 P421 : Chapter test 1~10