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数值线性代数


作者:
高卫国 魏轲 柏兆俊 编著
定价:
45.80元
ISBN:
978-7-04-063892-9
版面字数:
340.00千字
开本:
16开
全书页数:
暂无
装帧形式:
平装
重点项目:
暂无
出版时间:
2025-06-27
物料号:
63892-00
读者对象:
高等教育
一级分类:
数学与统计学类
二级分类:
信息与计算科学专业课
三级分类:
数值代数

数值线性代数旨在高性能计算平台上高效且准确地实现各种矩阵运算,是科学与工程计算的核心支柱,同时也为数据科学和人工智能等前沿研究领域提供了关键的底层算法。本教材涵盖数值线性代数的理论、算法及典型应用,从浮点数表示与误差分析入手,系统介绍线性方程组、最小二乘问题、特征值分解和奇异值分解等经典数值线性代数问题的理论、算法及分析;在此基础上,通过扩散系统、Markov链、图绘制、主成分分析、非负矩阵分解和谱聚类等典型案例,展示矩阵计算在各个领域的应用潜力;最后,简要介绍压缩感知、线性降维、随机数值线性代数和深度神经网络等密切相关的前沿主题。

本书可作为高等学校计算数学、数据科学、计算机科学和人工智能专业的教材,也可供相关科技工作者参考使用。

  • 前辅文
  • 第一章 基础知识
    • 1.1 向量、矩阵及其范数
      • 1.1.1 向量和向量范数
      • 1.1.2 矩阵和矩阵范数
    • 1.2 矩阵的存储及BLAS
      • 1.2.1 三角方程组的求解
      • 1.2.2 矩阵的存储
      • ☆1.2.3 BLAS函数库
    • 1.3 四大矩阵分解
      • 1.3.1 LU分解
      • 1.3.2 QR分解
      • 1.3.3 特征值分解
      • 1.3.4 奇异值分解
    • 1.4 浮点数与舍入误差
      • 1.4.1 科学计数法和浮点数
      • ★1.4.2 IEEE标准浮点数
      • 1.4.3 舍入误差
    • 1.5 误差分析与条件数
    • 内容注释及参考文献
    • 习题
  • 第二章 线性方程组和LU分解
    • 2.1 线性方程组的可解性
    • 2.2 Gauss消去和LU分解
      • 2.2.1 Gauss消去
      • 2.2.2 从Gauss消去到LU分解
      • 2.2.3 LU分解算法
    • 2.3 选主元Gauss消去和LU分解
    • 2.4 Cholesky分解
      • 2.4.1 Cholesky分解算法
      • ★2.4.2 Cholesky分解和Gauss消去的向后误差分析
    • 2.5 线性方程组敏度分析
    • 2.6 案例:扩散系统
    • 内容注释及参考文献
    • 习题
  • 第三章 QR分解和最小二乘
    • 3.1 QR分解和Gram-Schmidt正交化
      • 3.1.1 正交投影
      • 3.1.2 Gram-Schmidt正交化
    • 3.2 Householder QR方法
      • 3.2.1 Householder变换
      • 3.2.2 Householder QR方法
      • ☆3.2.3 列选取QR分解
    • 3.3 线性回归和最小二乘
    • 3.4 最小二乘的两个变形
      • 3.4.1 正则化最小二乘
      • 3.4.2 线性等式约束最小二乘
    • 内容注释及参考文献
    • 习题
  • 第四章 特征值分解和特征提取
    • 4.1 基本性质
    • 4.2 单一特征值计算
      • 4.2.1 幂法
      • 4.2.2 反幂法
      • 4.2.3 Rayleigh商迭代
    • 4.3 多个特征值计算
      • 4.3.1 从正交迭代到基本QR算法
      • 4.3.2 对称QR算法
      • ☆4.3.3 Jacobi算法和分而治之法
    • 4.4 敏度分析和扰动理论
    • 4.5 案例:Markov链和网页排序
      • 4.5.1 Markov链
      • 4.5.2 网页排序
    • 4.6 案例:图绘制
      • 4.6.1 基本概念
      • 4.6.2 无向图绘制
    • 内容注释及参考文献
    • 习题
  • 第五章 奇异值分解和低秩逼近
    • 5.1 奇异值分解
      • 5.1.1 基本性质
      • 5.1.2 最佳低秩逼近
      • 5.1.3 奇异值分解与特征值分解
      • ☆5.1.4 矩阵双对角化
    • 5.2 求解最小二乘和总体最小二乘
      • 5.2.1 求解最小二乘
      • 5.2.2 求解总体最小二乘
    • 5.3 案例:主成分分析
    • 5.4 非负矩阵分解
      • 5.4.1 非负矩阵分解算法
      • 5.4.2 应用举例
    • 内容注释及参考文献
    • 习题
  • 第六章 迭代法
    • 6.1 线性方程组:古典迭代法
      • 6.1.1 定常迭代法的收敛性
      • 6.1.2 古典迭代法
      • 6.1.3 古典迭代法的收敛性
      • ★6.1.4 收敛速度比较
    • 6.2 线性方程组:梯度下降法和共轭梯度法
      • 6.2.1 梯度下降法
      • 6.2.2 共轭梯度法
      • 6.2.3 收敛性估计
      • ☆6.2.4 预条件共轭梯度法
    • 6.3 特征值计算:非线性梯度下降法和共轭梯度法
      • 6.3.1 一般优化框架
      • 6.3.2 广义特征值
      • 6.3.3 迭代法求解广义特征值
    • 6.4 案例:2维Poisson方程
      • 6.4.1 2维 Poisson方程及其离散
      • 6.4.2 Kronecker乘积
      • 6.4.3 共轭梯度法求解Poisson方程
    • 6.5 案例:谱聚类
      • 6.5.1 k均值聚类
      • 6.5.2 谱聚类
    • 内容注释及参考文献
    • 习题
  • 第七章 进阶主题
    • 7.1 压缩感知
      • 7.1.1 欠定线性方程组
      • 7.1.2 压缩感知信号处理背景
      • 7.1.3 最小化l1-范数求解欠定线性方程组的稀疏解
      • 7.1.4 近端梯度法及其加速
      • 7.1.5 数值案例
    • 7.2 线性降维
      • 7.2.1 线性判别分析
      • 7.2.2 典型相关分析
    • 7.3 随机数值线性代数
      • 7.3.1 随机矩阵乘积
      • 7.3.2 CX和CUR分解
      • 7.3.3 基于随机投影的低秩近似
      • 7.3.4 随机子空间嵌入
    • 7.4 深度神经网络
      • 7.4.1 逻辑回归
      • 7.4.2 深度前馈神经网络
      • 7.4.3 卷积神经网络
    • 内容注释及参考文献
    • 习题