高等代数课程内容的特点
2007-09-13 09:54阅读:
高等代数课程内容究竟有哪些特点?教师如何根据它的特点开展教学,使学生能更容易掌握教学内容,同时学到比较系统的代数学研究问题的基本方法。
综观《高等代数》课程,其课程特点可以用“三点一线”加以概括。何谓“三点”,即逻辑推理的严密性、研究方法的合理性、代数系统的合理性;而“一线”即是矩阵表示是一条主线,利用矩阵理论把前后知识串起来。
读者已熟悉初等代数,但初接触高等代数,仍感困难,问题何在呢?原来,它奇峰突起,数学中有几对矛盾在这门举科中更内尖锐突出。
1.具体与抽象。高等代数运用所谓公理化的研究方法,即把数学对象归类,从不同质的具体事物或过程中抽取共同的量的关系,作为最基本的公理、性质(定义),再从这里出发,采取统一的观点与方法,进行演绎推理等等,揭示和研究其新的性质。例如向量空间这个概念,就是从大量实例中抽象出来的。
又如(某集合内给定的)代数运算,说到底,是指一种法则,按此法则,对于该集合内任意二元素,均有唯一确定的元素与它们对应。如多项式理论中,一元二次、三次、四次方程具有根式解,很自然联想到一元五次及以上方程也有根式解,但事实并非如此,也就是说一元五次及以上方程并没有根式解。另一方面一元n次多项式从理论上讲可以分解为一系列不可约多项式乘积,但迄今为止根本没有一个具体分解的方法。
就是这样,高等代数显得新概念多,且与我们的直觉有一定距离。可以这样说.抽象程度越高,则概括程度越强,适用范围就越广,但也就不易很快理解深透。
在高等代数中许多方面、许多内容,不同于我们在初等数学中所习惯和熟悉的东西。我们必须从具体(实例)中去把握它,并且飞跃到理性认识水平。
2.特殊与一般。就我们研究问题来说,或者说就我们的认识来看,总是由认识个别和特殊的事物,逐步地扩大到认识一般的事物。数学更不例外。对于解析几何中的二次曲线、二次曲面的标准形研究问题,是我们大家所熟知的问题,而且它有明显的几何直观意义。对于这样一个特殊问题,我们怎样抽象到n维空间的一个一般问题呢?这在
高等代数理论中就产生了有关二次型的研究。在二次型的研究方法中,我们采用了解析几何中二次曲线、二次曲面化标准形的一些具体的直观的思想并将它移植到更一般的n维抽象空间上来。
3.行列式。二、三维向量及现实空间……,都很容易掌握,它们有直观的几何意义。那么,一旦提出n阶行列式,n维向量及其空间等,为什么就不易弄清楚呢?一方面,它不具体。另一方面,要吃透它的一些性质,要用完全归纳法。而我们在初等数学中常常只进行不完全归纳就“认准了”,这未必是对的。
4.计算与论证。计算是按一定公式、法则机械地进行的,多数人容易学会;而探索一个论证要不断进行分析综合,弄不好便走错路。人们常感头痛。高等代数中大量问题需要论证,而且用到刚学过的比较抽象的概念,如线性相关、线性无关,虽然定义并不复杂,初学者仍觉难于掌握和运用。
以高等代数的计算而论,如行列式求值、矩阵的初等变换等,法则虽然只几条,运用之妙,却存乎一心。其方法之应用,具有很强的技巧性。