Tuesday, October 8, 2013

初始值01 math01 非齊次線性方程組解的結構, 即: 若非齊次線性方程組為AX = b, 其中b 6= 0, 則方程組的全部解為X* +X,


組解, : 若非性方程組AX = b, 其中b 6= 0, 程組部解X*+X,

X* 次方程組, X 應的導出部解

學傳341, pp. 81-88

數理的形成發展


: 數是數重要, 大學理工各專業的一門重要

發展計算方法, 語言上充分的思

, 並在導向數的中具不可重要

發展的整體角數理的形成發展, 出其在導向發展

過程重要思想

: , , , 計算, 思想

數是數重要, 大學理工各學一門重要, 計算

學和學學的發展都起著重要解線數理形成發展

, 掌握數的屬性, 以及發展的軌跡

重要究都對作重要部的發展

, [1][6] 以及[8][10] , 大多們在語言上、為數

們在思想為數學作出, 們並沒有深刻地進程, [8]。事實上,

看法並不分完善, 發展計算方法, 語言上充分

的思維簡, 更深刻地的本屬性, 並在導向數的

中具不可重要本文一門發展的, 察其

的形成發展, 在導向發展思想

性方程組與一程一樣有, 古代泥板都記

程組內容, 古代些地區的數學家道一次方的求;

泥板上也程組例子, 泥板AO8862[7] 可化次方的方程組, 泥板

VAT8389[8] 一題性方程組; , 成書於西元前中國學名

hh章算術ii, 其中第八章—— “, 門討論線性方程組的求, 古代較集

討論線性方程組作。都表, 古代人步概念



81
 
82 學傳341期民993

中國古代的理, “應指成方進行計算的意思, 中國

古代一種計算, hh章算術ii 性方程組通過成方

(運算) , 於我們今天性方程組進行等變

(elementary transformation of matrix) 的求方法, , 的概念

中國古代的方

性方程組的理18 真正, 步形成空間

, 其中用的數, 自身發展成一門

個世的發展, 性方程組計算度獲得滿的, 並在

的發展, 步演個初, 19 (G. Peano, 18581932,

大利) 出了空間化定, 由此發展成一門較為成—— 。同,

認識件、概念發展, 19以來

的發展

、作計算性方程組

與一程一, 性方程組的研, 一開始就法的研hh章算術ii 出了

性方程組方法, 相當於現(C. F. Gauss, 17771855, )

(Gaussian elimination), 1800 年提出了方法, 並將用於體計算

表面量計算, 斯消法當時被認為是地學發展的一部, 是數學。

斯消法最被若(W. Jordan, 18421899, 學家) 法的性後,

在他地學, 多人-為是的法國代

學家C. (C. Jordan, 18381922) 或物理學家P. (P. Jordan, 19021980,

物理學家)法的重要,可以作性方程組方法,

代來表達解過程, 是現計算方法本的演, 完全可用於

斯消法用方式示相當於作初等變,

形的過程, 是應用語言性方程組解法的進一化。

性方程組次方轟轟烈烈,

發展動作性方程組式最初出大利學家、

卡丹(G. Cardano, 15011576) 1545 年的hhii , 則之的方

法求了兩個來貿性方程組[9], 用現號表出了性方程組解

數理的形成發展83

:


8<:

a11x1 + a12x2 = b1

a21x1 + a22x2 = b2


8>><>>:

x1 =

a22(b1/a12) b2

a22(a11/a12) a21

x2 =

a11(b2/a21) b21

a22(a11/a21) a12


.

, 未知數相性方程組() 解經過

(G. W. Leibniz, 16461716, )(C. Maclaurin, 16981746, )

的發展, (G. Cramer, 17041752, ) 而聞世。1750

, 他在hhii 解線性方程組著”, 今天

號表: 若設Ax = b,

x1 =

|A1|

|A|

, x2 =

|A2|

|A|

, . . . , xn =

|An|

|A|


,

其中A 為方程組成的n , Ai 分別為方程組的常數b A i

後的出了上, 出了|A||Ai| 計算的確

, 以及式得到分子上式的沒有,

1815 西(A. L. Cauchy, 17891857, ) 第一出了

程組解是方, 程組的理, 程組

會有、什是怎成的等等, 19 還都

式的形式究與, 發現可以作發展語言

。因, 式理性方程組的深發展(H. J. S. Smith,

18261883, )(L. C. Dodgson, 1832 1898, )羅貝(F. G.

Frobenius, 18491917, ) 動了性方程組解的發展

(L. Euler, 17071783, ) 發現過一程組例子, 但他

有意是由於式的, 此感; 羅貝試過

程組解集的特, 斯研相當於現導出(derived system of

linear equations) 性方程組, (independent equation)” 以及相當

由未知數的概念, 入了增術語, 出了性方

組解, : 若非性方程組AX = b, 其中b 6= 0, 程組部解X+X,

X 次方程組, X 應的導出部解1867 hh

式的ii , 語言性方程組別定,他對

程組使用的是”, 這與矛盾羅貝1879 在他們

, 底理概念, 概念n 性無

84 學傳341期民993

”, 出了的概念, “
8u・
的意思, 式的語言們作了


語言簡, 結論: 性方程組其係


, 性方程組的數與解獲得了令人滿意的

、作計算

隨著際需要和對性方程組解認識斷深發展

斷深, 程組的形式漸漸, 與約的方

增加, 計算要, 需要語言和合理的則來便計算,

一種需要, 被認為是現度有用的工具和體表現物

, 概念應, 發展, 樣的例子不

個別, 的建, 最早認識然數是最晚建, 時期發展的

發現邏輯應早於氏幾等等

式的研究起程組解結論次方程組式最

大利學家卡丹, 但他沒有的形式性的, 也就

產生進一步推廣的思想。到17 , 布尼, 例如1011. . . , 20

21. . . , . . . ij. . . 等等, 示我常用的方a10a11. . . , a20. . . , . . .

aij. . . , 出了式形式的性方程組解, 但他的研1850

, 沒有式的發展產生多大式的計算(´ E.

B´ezout, 17301783, ) 分別, 其以的最為明確、完

課題(A. T. Vandermonde, 1735

1796, ) , 他將式從性方程組的求中分出來, 式的數運算式本

的有, 式的計算規則、降階等等, 式理的建, 出了

知的蒙行計算方法(J. L. Lagrange, 17361813,

) 式的,化。蒙除了在性方程組的研

, 元代數方的求中也有極, 1771 年的hh數方

ii 的思想最的研, 一起被為是

, (S. Laplace, 17491827, )西西

斯特(J. J. Sylvester, 18141897, )(A. Cayley, 18211895, )

(Jacobi, 18041851, ) 及他(C. Catalan, 18141894, )

式的理發展應用重要, 蒙行降階的思想為現

知的斯展,西正式使, 並將布尼

數理的形成發展85

改為現用的重足標的aij , 用的(

加上兩), 西斯特究二入了-、初概念,

學家還給出了在其他學分的應用, 及其計算

, 1841 年的hh論行

式的形成ii 著行的建

式研概念發展是密不可分, 邏輯再定義行,

發展式理發展度後, 的真正發展, 的很

以及的應用式研經被討論過, 例如, 行與的很質與

、列, 太多使概念使學家慮必們作個實

學大家兩個分支的共同發展, 又反自身內容進一步深

, 論與19 數思想的發展是不可, 使重要的數

, 發展論這一學分

為數的方的概念, 在中國hh章算術ii 已有[11], “

西斯特, 以區別式概念由於下作

課題, 使需要直接式的多少, 對其中的特

的發展中作出了, 1855 入了西斯特概念, 1858 年發課題第一重要hh的研報告ii , 闡述

的理。他在中定的相運算則、轉置、單位

以及等一本概念, 出了法的可交; ,

還給出了的特(characteristic equation) (characteristic root)

(, characteristic value) , 以及-,

: d() n A 的特(characteristic polynomial), d(A) = 0

的數學分, 粗略性方程組

發展期的思想內容。的發展致有以下, 已有的

及內容形式, 運算, 本概念

; , 新建概念應用於式研性方程組, 及其他的數學分

, 使之成為數一種本工; , ,

(diagonalization of matrix) , (eigenvector)似、

、對化、, 簡與二立聯, 與線空間

進行, 量空間線, 20 真正認識[12]

運算與化問成的研, 一部分內容;

, 數物件來對, 可以(number field) 上、(general

86 學傳341期民993

domain) 上、, 以及等等, 可以的數


發展的工作中作出有很學家, 大學代課程的很多地

他們名。1855 , 學家(C. Hermite, 18221901)

, 的特質等, (A. Clebsch, 1833

1872, )(A. Buchheim, 18591888) 等證了實、對的特, (H. Taber) 的概念,主對角線上元

之和, 並且是特程一數的相, 但他沒有, (W. H. Met-

zler, 18631943) 1891 出了結論羅貝發展

, 出了小多, (當時是而言)

(orthogonal matrices)(similar matrices)(congruent matrices)

概念, 西斯特斯特斯的(invariant factor) 和初(elementary

divisor) 入到, 整理了不和初數的理, 討論

重要1870 C. (C. Jordan, 18381922) 為標準,

1892 超越數概念, 並將其數的形式, 等還討論

, 動力主的理[13]

, 概念經過初作一種發展兩個多世, 現已成為一門的數學分

——, 可分程論解論論等的現,

及其現已廣應用於數學及各個

、作導向

19 性方程組解論興發展的時期, 此相受到

, , 兩個課題有成的文管行沒有

為數新的思想, 發展的方與進程。但, 計算方法與簡表達

形式, 使兩個內容具有相當的生命力。作為工與語言,

的數, 供了具體而簡表達形式易理, 都被認

度有用的工

19 是數的時期, 這一時期任何時期數

, 面突了古老習

立突了原有的現空間, 更為廣的思維空間, 數的建

了人維能, 學家了大新的成, 19 的數維都受到這種

破的, 概念建後的大半個世紀都認識, 19 象群

數理的形成發展87

念正式建, 經認識了大, 並且也如何這種

步的方法思想, 這種思想方法的獲得, 也受到19

數正是思想的之下步的發展, 並反來對新數思想的發

展產生反作, 20 成為一門完善的數學學, 大學理工各專

業的一門課程

認識, 程組未知量組解等概念從性方程組

出來, 觀點認識, 進一步用合及代觀點

從幾, 空間概念n 維空間, 空間, 似于通空間

, 運算關, 思想學家有永, 事實明確是

這種觀可以使性方程組解與其係列之, 運算概念之下立起聯,

列向看成是一空間中向一種關; 次是學家將係

從方程組出來發展, 並使學家通過

式的本屬性; 第三, 羅貝在其他學家, 性相概念了向的本屬性, 性方程組, 一組已知量間

合係, 或更進一, 表達空間空間間種關,

程組的本; 最後, 19 了公空間,


在大學中理工課程——, 合了代n 何、向

的有內容, 、向量空間空間以及多式的有

內容; 果改, 量空間, 則可, 是數空間

進一步推廣; 進一(ring) (field) , 成為

; n 發展合代, 可以意的其中

, 也可, 並且了係數是(any field) 或有(finite field)

的方論等等

計算發展成了代的獨, 成為學、物理

其他理工本工; 性方程組的求成為研究線,

及其他, 並在學分應用, 是數學中單、本的

種關, 的所有中。由此, 們可以說線性方程組的研有成果的,

用希特的話說, 到了充分的發展,

成為的有, 是現學學科間

, 們可以進一步理國代學前

動作用的[14]

88 學傳341期民993


1. L. Novy, Origins of Modern Algebra, The Netherlands, pp.165-173, 1973.



2. Thomas Muir, The Theory of Determinants in the Historical Order of Development.

Vol. l, London: Macmillan, pp.63-67, pp.92-131, 1906.
 
3. T. Hawkins, Cauchy and the Spectral Theory of Matrices, Historia Mathematics, Vol.



2, pp.1-29, 1975.
 
4. T. Hawkins, Another Look at Cayley and the Theory of Matrices, Archives Interna-

tionales d’Histoire des Sciences, Vol. 26, pp.82-112, 1977.

5. T. Hawkins, Weierstrass and the Theory of Matrices, Archive for History of Exact

Sciences, Vol. 17, pp.119-163, 1977.

6. R. W. Feldmann, History of Elementary Matrices, Mathematics Teacher, Vol. 55, 1962,



Vol. 56, 1963.
 
7. 宗巨, 界數(), , 2001. 192 ( AO 古代東方文物的, 8862

編號, 泥板)

8. J. Katz, 通論(2), 李文林, 高等, 2004, 13

9. , 式理發展, 西北大學, 2004, 5

10. M. , 古今思想(第三), 生明, , 1980, 197

11. J. Katz, 通論(2), 李文林, 高等, 2004, 534

12. J. Katz, 通論(2), 李文林, 高等, 2004, 541

13. M. , 古今思想(第三), 生明, , 1980, 212-216

14. , , hhii, 北京大學出, 2002, 10

本文教江理工與統計Summer School on Infinite-Dimensional Lie Algebras

日期: 2010816(星期) 2010827(星期)

: 中央究院

目的: The purpose of this two week summer school is to introduce


advanced undergraduate and beginning graduate students

to the representation theory of Kac-Moody algebras.

Sponsors : Academia, NCTS / Taipei Office

Please refer to http://www.math.sinica.edu.tw for further details.
 

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