• A
  • A
  • A
  • АБВ
  • АБВ
  • АБВ
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта
02
Октябрь

Линейная алгебра

2021/2022
Учебный год
RUS
Обучение ведется на русском языке
6
Кредиты
Статус:
Курс по выбору
Когда читается:
1-й курс, 1, 2 модуль

Преподаватели

Программа дисциплины

Аннотация

Дисциплина ориентирована на студентов первого курса направления Экономика. Целью курса является изучение базовых понятий, освоение основных методов линейной алгебры и их применения для построение экономико-математических моделей. В рамках курса изучаются теория матриц и определителей, структура решений систем линейных алгебраических уравнений, линейные пространства, евклидовы пространства, теория самосопряженных операторов и кривые второго порядка. В результате освоения дисциплины студент должен знать теорию решения матричных уравнений, элементы векторного анализа и аналитической геометрии; уметь применить аппарат линейной алгебры в задачах формирования экономических моделей и решении прикладных задач, используемых в курсах «Математические модели в экономике» и «Теория игр»; иметь навыки в решении систем линейных уравнений и построении диагональных квадратичных форм.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • Целями освоения дисциплины «Линейная алгебра» являются изучение разделов матричной алгебры, решение систем линейных уравнений и векторного анализа, позволяющие студенту ориентироваться в таких дисциплинах, как «Теория вероятностей и математическая статистика», «Методы оптимальных решений», «Математические модели в экономике». Курс «Линейная алгебра» будет использоваться в теории и приложениях многомерного математического анализа, дифференциальных уравнений, математической экономики, эконометрики. Материалы курса могут быть использованы для разработки и применения численных методов решения задач из многих областей знания, для построения и исследования математических моделей таких задач. Дисциплина является модельным прикладным аппаратом для изучения студентами направления «Экономика» математической компоненты своего профессионального образования.
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Определяет простейшие алгебраические структуры; выполняет действия с матрицами; находит матрицы с заданными свойствами
  • Вычисляет определитель; верно пользуется свойствами определителя; решает матричные уравнения, находит обратную матрицу; исследует СЛАУ с помощью формул Крамера
  • Находит базис пространства / подпространства; определяет координаты элементов пространства относительно фиксированного базиса; находит разложения элементов пространства относительно произвольной системы векторов; строит матрицу перехода при изменении базиса
  • Верно и эффективно проводит элементарные преобразования матриц; приводит матрицу к ступенчатому виду; определяет ранг матрицы
  • Определяет ортогональность векторов; строит ортогональную проекцию на подпространство
  • Находит матрицу линейного оператора относительно фиксированного базиса и при замене базиса; находит собственные числа и векторы линейного оператора
  • Записывает жорданову форму матрицы
  • Оценивает норму оператора
  • Решает СЛАУ методом Гаусса; верно использует теоремы Кронекера-Капелли; находит фундаментальную систему решений; анализирует структуру множества решений СЛАУ
  • Анализирует знакоопределенность квадратичной формы с помощью критерия Сильвестра
  • Приводит квадратичную форму к каноническому виду с помощью ортогонального преобразования
  • Знает канонические уравнения и свойства кривых второго порядка; определяет тип кривой второго порядка
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Матрицы и системы линейных уравнений
    Простейшие алгебраические структуры. Матрица и расширенная матрица системы линейных уравнений. Операции с матрицами (сумма матриц, умножение матрицы на число, произведение матриц). Свойства арифметических операций над матрицами. Матричная запись системы уравнений.
  • Определитель
    Перестановки. Инверсии, четность перестановки. Определитель и элементарные преобразования. Построение определителя разложением по столбцу. Определитель транспонированной матрицы. Вычисление определителя разложением по строке. Обратная и взаимная матрицы. Формулы Крамера. Построение обратной матрицы элементарными преобразованиями. Определитель произведения матриц.
  • Линейные пространства
    Простейшие следствия аксиом линейного пространства. Подпространство линейного пространства. Свойства линейно зависимых векторов. Базис и размерность линейного пространства. Существование базиса конечномерного пространства.
  • Ранг матрицы
    Ранг матрицы. Элементарные преобразования матриц. Обратимость элементарных преобразований. Приведение матриц к ступенчатому виду элементарными преобразованиями. Неизменность ранга при элементарных преобразованиях. Ранг ступенчатой матрицы. Теорема о ранге матрицы. Критерий линейной независимости системы строк (столбцов). Ранг произведения матриц.
  • Системы линейных алгебраических уравнений
    Различные формы записи СЛАУ. Теорема Кронекера-Капелли о совместности системы линейных уравнений. Размерность и структура пространства решений однородной системы линейных уравнений. Метод Гаусса решения систем линейных уравнений. Структура общего решения неоднородной системы линейных уравнений.
  • Евклидовы пространства
    Скалярное произведение. Неравенство Коши-Буняковского. Неравенство треугольника. Длина вектора и угол между векторами. Ортогональность векторов. Независимость попарно ор¬тогональных векторов. Ортогональная проекция вектора на подпространство. Построение орто¬нормированного базиса ортогонализацией произвольного базиса. Ортогональные матрицы и их свойства. Геометрическая интерпретация ортогональных матриц.
  • Линейные операторы
    Линейные операторы. Матрица линейного оператора. Преобразование матрицы линейного оператора при замене базиса. Матрица композиции линейных операторов. Линейные функционалы. Собственные векторы и собственные значения линейного оператора. Приведение матрицы линейного оператора к диагональному виду. Характеристический многочлен линейного оператора. О корнях характеристического многочлена линейного оператора. Теорема Перрона.
  • Самосопряженные операторы
    Сопряженность операторов в евклидовом пространстве. Приведение симметричной матрицы к диагональному виду. Симметричные матрицы и самосопряженные операторы в евклидовом пространстве. Ортонормированный базис из собственных векторов самосопряженного оператора. Приведение квадратичной формы к каноническому виду.
  • Квадратичные формы
    Квадратичные формы. Симметричная матрица, порождающая квадратичную форму. Представление о знакоопределенных квадратичных формах. Критерий Сильвестра. Применение квадратичных форм для анализа функций.
  • Кривые второго порядка
    Геометрическая интерпретация множества решений алгебраического уравнения второго порядка относительно двух неизвестных. Эллипс. Окружность. Гипербола. Парабола. Определение типа линии по заданному алгебраическому уравнению второго порядка. Представление о поверхностях второго порядка.
  • Норма линейного оператора
    Норма линейного оператора. Ее простейшие свойства (норма линейной комбинации оператора, норма композиции оператора). Оценка нормы оператора через элементы его матрицы. Норма самосопряженного оператора. Примеры вычисления нормы.
  • Жорданова форма матрицы
    Жорданова клетка. Присоединенные векторы. Каноническая жорданова форма матрицы. Алгоритм вычисления размерности клеток и построения ортогонального преобразования. Функции от матрицы. Примеры и приложения.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа 1
    Студент должен продемонстрировать умение работы с матрицами и определителями, уметь находить решение системы линейных уравнений по формулам Крамера, находить обратную матрицу (через алгебраические дополнения и методом элементарных преобразований), решать матричные уравнения. Требования к проведению контрольной в дистанционном формате. КР проводится в письменной форме. На КР выделяется 80 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К занятию, на котором будет проводиться контрольная работа, необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время контрольной работы из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время контрольной работы студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
  • неблокирующий Контрольная работа 2
    Контрольная работа проводится аудиторно, в письменной форме, 80 минут. В случае дистанционного формата обучения контрольная работа проводится дистанционно. В последнем случае она может состоять из двух частей – письменной (внеаудиторной) и устной (аудиторной, в том числе в онлайн формате). Студент должен уметь вычислять ранг матрицы, находить общее решение системы уравнений как сумму частного решения и фундаментальной системы решений, применять метод Гаусса решения системы линейных уравнений, исследовать систему векторов на линейную зависимость, находить разложения по базису в линейном пространстве, находить матрицу перехода от одного базиса в линейном пространстве к другому, находить собственные числа матрицы. Требования к проведению контрольной в дистанционном формате. КР проводится в письменной форме. На КР выделяется 80 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К занятию, на котором будет проводиться контрольная работа, необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время контрольной работы из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время контрольной работы студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
  • неблокирующий Контрольная работа 3
    Контрольная работа проводится аудиторно, в письменной форме, 80 минут. В случае дистанционного формата обучения контрольная работа проводится дистанционно. В последнем случае она может состоять из двух частей – письменной (внеаудиторной) и устной (аудиторной, в том числе в онлайн формате). Студент должен продемонстрировать умение применять метод ортогонализации Грама-Шмидта, находить проекцию вектора на подпространство, находить собственные числа оператора, находить матрицу линейного оператора в указанных базисах, приводить квадратичную форму к диагональному виду ортогональным преобразованием, исследовать ее на знакоопределенность. Требования к проведению контрольной в дистанционном формате. КР проводится в письменной форме. На КР выделяется 80 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К занятию, на котором будет проводиться контрольная работа, необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время контрольной работы из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время контрольной работы студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
  • неблокирующий Самостоятельная работа
    Преподаватель, ведущий семинары, оценивает самостоятельную работу студентов: оценивается выполнение домашних заданий и подготовка к семинарам. Контроль может проводиться в форме устных и письменных опросов по материалу домашних заданий, в результате которых студент может накопить 10 баллов (выставляется среднее арифметическое по опросам, округление - от 0,6). Для оценивания заданий применяются общие критерии оценивания, приведенные выше. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за самостоятельную работу определяется перед итоговым контролем – Осам. работа
  • неблокирующий Экзамен
    Экзамен проводится аудиторно, в письменной форме, 80 минут. В случае дистанционного формата обучения экзамен проводится дистанционно. В последнем случае она может состоять из двух частей – письменной (внеаудиторной) и устной (аудиторной, в том числе в онлайн формате). На экзамене студент должен показать знание теоретической части курса: знание формулировок теорем, свойств, определений, основные доказательства, уметь применять свойства и теоремы практически, уметь решать задачи. Требования к проведению экзамена в дистанционном формате. Экзамен проводится в письменной форме. На него выделяется 90 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К онлайн ресурсам необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS в формате PDF. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время экзамена из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время экзамена студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (2 модуль)
    0.1 * Контрольная работа 1 + 0.15 * Контрольная работа 2 + 0.15 * Контрольная работа 3 + 0.14 * Самостоятельная работа + 0.46 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Бурмистрова Е. Б., Лобанов С. Г. - ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА. Учебник и практикум для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 421с. - ISBN: 978-5-9916-3588-2 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/lineynaya-algebra-425852

Рекомендуемая дополнительная литература

  • Линейная алгебра и аналитическая геометрия. Практикум: Учебное пособие / А.С. Бортаковский, А.В. Пантелеев. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 352 с.: 60x90 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат). (переплет) ISBN 978-5-16-010206-1 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/476097
  • Основы линейной алгебры и аналитической геометрии: Учебно-методическое пособие / В.Г. Шершнев. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 168 с.: 60x88 1/16. - (Высшее образование: Бакалавриат). (обложка) ISBN 978-5-16-005479-7 - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/318084
  • Сабитов И. Х., Михалев А. А. - ЛИНЕЙНАЯ АЛГЕБРА И АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ 2-е изд., испр. и доп. Учебное пособие для академического бакалавриата - М.:Издательство Юрайт - 2019 - 258с. - ISBN: 978-5-534-08941-7 - Текст электронный // ЭБС ЮРАЙТ - URL: https://urait.ru/book/lineynaya-algebra-i-analiticheskaya-geometriya-441250