課程資訊
課程名稱
工程數學-線性代數
Engineering Mathematics-linear Algebra 
開課學期
109-1 
授課對象
電機工程學系  
授課教師
蘇柏青 
課號
EE1002 
課程識別碼
901E10030 
班次
02 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
必修 
上課時間
星期三2(9:10~10:00)星期五3,4(10:20~12:10) 
上課地點
明達205明達205 
備註
本課程以英語授課。本系優先。
總人數上限:55人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1091LA_e 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

本課程是線性代數的入門課程。線性代數係以「向量空間」(Vector Space)為核心概念之數學工具,擁有極廣泛之應用,非常值得理工商管等科系大學部同學深入修習,作為日後專業應用之基礎。

向量空間乃是代數中較為抽象的概念。為使同學能循序吸收理解線性代數的原理,我們將從大家較熟悉的矩陣、以及多元一次系統方程式開始為大家入門介紹。

課程內容包括了:

(1)矩陣(Matrices)、向量(Vectors)、與系統方程式(Systems of Linear Equations):
在課程的最初,我們將從中學時代已經學過的多元一次方程式開始,透過尋找多元一次方程式的系統解法(即高斯消去法),介紹線性代數幾個最基礎的概念:
線性組合(Linear Combinations)、線性相依(Linear Dependence)、以及線性獨立(Linear Independence)。

(2)矩陣與線性轉換(Linear Transformation)及行列式(Determinants)
第二階段,我們將從介紹矩陣的乘法開始,向大家介紹線性轉換的概念。
線性轉換有反轉(Inverse)、結合(Composition)、分解等性質,都可以用矩陣乘法的概念作入門的理解。
我們也將簡單介紹矩陣的行列式。

(3)子空間 (Subspaces)
我們將利用前面已學過的概念,繼續向下一個重要的里程碑邁進。學習子空間概念的過程中,你將學會什麼是基底(Basis)、維度(Dimension),然後進一步加深了解矩陣與線性轉換的關係。

(4)特徵向量與特徵值(Eigenvalues and Eigenvectors)
特徵向量與特徵值堪稱是線性代數中最經典的概念。它可是google搜尋以及其他許多許多重要應用的理論基礎呢!
這裡我們將介紹如何用特徵多項式(Characteristic Polynomial)來計算特徵向量及特徵值,以及矩陣對角化(Diagonalization)的概念。

(5)正交(Orthogonality)
另一個重要的概念為向量的正交關係。這裡我們將介紹向量內積(Inner Products)、向量的正交投影(Orthogonal Projection)等概念。

(6)向量空間 (Vector Spaces)
課程的最後,我們將正式定義線性代數的核心抽象概念:向量空間。之前所有學過的觀念最後都以向量空間的形式再作一次總複習。 

課程目標
待補 
課程要求
基本的集合論,以集合方式表示函數的概念。

平時成績 30%
期中考 35 %
期末考 35 %

 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
 
指定閱讀
 
參考書目
教科書: Elementary Linear Algebra - A Matrix Approach, 2nd Ed 
評量方式
(僅供參考)
   
課程進度
週次
日期
單元主題
Week 1
9/16,9/18  Introduction;
(1.1) Matrices and Vectors
(1.2) Linear Combinations and Matrix-Vector Products
(1.3) Systems of Linear Equations  
Week 2
9/23,9/25,9/26  (1.4) Gaussian Elimination
(1.6) Span of a Set of Vectors
(1.7) Linear Dependence and Linear Independence  
Week 3
9/30,10/02  (2.1) Matrix Multiplication
Note: 10/02 is a holiday and the class is moved to the previous Saturday 9/26 
Week 4
10/07,10/09  10/7 Quiz #1
10/9 Holiday
 
Week 5
10/14,10/16  (2.3) Invertibility and Elementary Matrices
(2.4) Properties of Matrix Inverses
 
Week 6
10/21,10/23  (2.7) Linear Transformations
(2.8) Linear Transformation – Composition, Invertibility
(3.1) Cofactor Expansion
(3.2) Properties of Determinants
 
Week 7
10/28,10/30  10/28 Quiz 2
(3.1) Cofactor Expansion
(3.2) Properties of Determinants
(4.1) Subspaces
 
Week 8
11/04,11/06  (4.2) Basis and Dimension
(4.3) The Dimension of Subspaces Associated with A Matrix
(4.4) Coordinate Systems
(4.5) Matrix Representations of Linear Operators  
Week 9
11/11,11/13  Midterm (11/13) 
Week 10
11/18,11/20  (5.1) Eigenvalues and Eigenvectors

(Update: 11/20 becomes a holiday due to the sports day) 
Week 11
11/25,11/27  (5.2) Characteristic Polynomials
(5.3) Diagonalization 
Week 12
12/02,12/04  12/2 Quiz #3 (Canceled)
(6.1) The Geometry of Vectors
(6.2) Orthogonal Set
(6.3) Orthogonal Projections  
Week 13
12/09,12/11  (6.4) Least-Sq. Approx. and Orthogonal Proj. Matrices
(6.5) Orthogonal Matrices and Operators  
Week 14
12/16,12/18  (6.6) Symmetric Matrices
(7.1) Vector Spaces
 
Week 15
12/23,12/25  12/23: Quiz #4
(7.1) Vector Spaces
(7.2) Linear Transformations 
Week 16
12/30,1/01  1/1 Holiday
(7.3) Basis and Dimension 
Week 17
1/06,1/08  (7.4) Matrix Representations of Linear Operators
(7.5) Inner Product Spaces  
Week 18
1/15  Final Exam