Линейная алгебра и геометрия на ПМИ 2024/2025 (основной поток)

Данную дисциплину вместе с основным потоком ПМИ изучают также студенты ОП "Экономика и анализ данных"

Telegram-канал: https://t.me/LA_AMI_24_osn

Преподаватели и учебные ассистенты

Основной поток ПМИ

Группа	БПМИ246	БПМИ247	БПМИ248	БПМИ249	БПМИ2410	БПМИ2411	БПМИ2412	БПМИ2413	БПМИ2414
Лектор	Роман Авдеев
Семинарист	Роман Авдеев	Юлия Зайцева	Кирилл Шахматов	Илья Болдырев	Роман Стасенко	Михаил Игнатьев	Кирилл Шахматов	Александр Перепечко	Алина Никитина
Ассистент1	Ульяна Паркина	Екатерина Горинова	Артём Кичигин	Тимур Алиев	Матвей Замятин	София Сабгир	Денис Галимов	Дарья Морель	Екатерина Владимирова
Ассистент2	Арсений Лазо	Тимофей Булгаков	Максим Копнев	Екатерина Мирошник	Михаил Вовк	Карина Иванова	Артём Абросимов	Михаил Колос	Мария Прохорова
Ассистент курса	Аделя Гараева

Поток ЭАД

Группа	БЭАД241	БЭАД242	БЭАД243	БЭАД244	БЭАД245	БЭАД246
Лектор	Роман Авдеев
Семинарист	Виталий Юделевич	Алёна Зароднюк	Роман Стасенко	Вероника Киктева	Виктор Лопаткин	Марк Черебедов
Ассистент1	Татьяна Лукина	Михаил Артёмов	Анна Попова	Полина Рыльцева	Вадим Пастушенко	Михаил Король
Ассистент2	Вероника Дмитренко	Дмитрий Мельник	Екатерина Трушкова	Анна Русанова	Мария Филиппович	Алексей Токарев
Ассистент курса	Аделя Гараева

Расписание консультаций

Александр Перепечко: вторник 13:00–14:20

Вероника Киктева: среда 14:40–16:00

Алина Никитина: среда 11:10–12:30

Формы контроля знаний студентов

• Коллоквиум
• Контрольная работа
• Большие домашние задания (делящиеся на индивидуальные домашние задания и лабораторные работы)
• Активность и работа на семинарах
• Экзамен

Бонус:

• Устная сдача задач из листков

Порядок формирования итоговой оценки

2-й модуль

Итоговая оценка за 1-2 модули вычисляется по формуле

O_{итоговая} = min(10; 0,35*O_экз + 0,22*O_колл + 0,15*O_к/р + 0,15*O_бдз + 0,15*O_сем + 0,08*O_л),

где O_экз — оценка за экзамен, O_колл — оценка за коллоквиум, O_к/р — оценка за контрольную работу, O_бдз — оценка за большие домашние задания, O_сем — оценка за работу на семинарах и O_л — оценка за сдачу задач из листков.

Все вычисления по указанной формуле используют неокруглённые значения промежуточных оценок. Способ округления итоговой оценки — арифметический.

Краткое содержание лекций

Лекция 1 (2.09.2024) [слайды]. Матрицы. Равенство матриц. Операции сложения и умножения на скаляр для матриц, свойства этих операций. Пространство R^n, его отождествление с матрицами-столбцами высоты n. Транспонирование матриц, его простейшие свойства. Умножение матриц, примеры.

Лекция 2 (9.09.2024) [слайды]. Основные свойства умножения матриц. Некоммутативность умножения матриц. Диагонали квадратной матрицы. Диагональные матрицы. Умножение на диагональную матрицу слева и справа. Единичная матрица и её свойства. След квадратной матрицы и его свойства. Системы линейных уравнений. Матричная форма записи системы линейных уравнений. Совместные и несовместные системы. Расширенная матрица системы линейных уравнений. Эквивалентные системы.

Лекция 3 (16.09.2024) [слайды]. Элементарные преобразования системы линейных уравнений и соответствующие преобразования строк её расширенной матрицы. Сохранение множества решений системы линейных уравнений при элементарных преобразованиях. Ступенчатые матрицы. Улучшенный ступенчатый вид матрицы. Приведение матрицы к ступенчатому виду элементарными преобразованиями строк. Приведение ступенчатой матрицы к улучшенному ступенчатому виду элементарными преобразованиями строк. Метод Гаусса решения систем линейных уравнений. Главные и свободные неизвестные. Общее решение системы линейных уравнений.

Лекция 4 (23.09.2024) [слайды]. Однородные системы линейных уравнений. Существование ненулевого решения у однородной системы линейных уравнений, в которой число неизвестных больше, чем число уравнений. Связь между множеством решений системы линейных уравнений и множеством решений соответствующей однородной системы. Реализация элементарных преобразований строк матрицы при помощи умножения слева на подходящую матрицу. Матричные уравнения вида AX=B и XA=B, общий метод их решения. Определение обратной матрицы. Обратная матрица как решение уравнения AX=E (пока без доказательства). Перестановки на множестве {1,2,...,n}. Инверсии в перестановке. Знак и чётность перестановки.

Лекция 5 (30.09.2024) [слайды]. Произведение перестановок. Ассоциативность произведения перестановок. Теорема о знаке произведения перестановок. Тождественная перестановка. Обратная перестановка и её знак. Транспозиции, знак транспозиции. Определитель квадратной матрицы. Определители порядков 2 и 3. Определитель транспонированной матрицы.

Лекция 6 (7.10.2024) [слайды]. Определитель матрицы со строкой (столбцом) нулей. Поведение определителя при умножении строки (столбца) на число и при разложении строки (столбца) в сумму двух строк (столбцов). Определитель матрицы с двумя одинаковыми строками (столбцами). Поведение определителя при прибавлении к строке (столбцу) другой, умноженной на число. Изменение знака определителя при перестановке двух строк (столбцов). Верхнетреугольные и нижнетреугольные матрицы, их определители. Определитель с углом нулей.

Лекция 7 (14.10.2024) [слайды]. Определитель произведения матриц. Дополнительные миноры и алгебраические дополнения к элементам квадратной матрицы. Лемма об определителе матрицы, содержащей ровно один ненулевой элемент в некоторой строке. Разложение определителя по строке (столбцу). Лемма о фальшивом разложении определителя. Обратная матрица, её единственность. Определитель обратной матрицы. Невырожденные матрицы. Присоединённая матрица. Критерий обратимости квадратной матрицы, явная формула для обратной матрицы. Следствия из критерия обратимости квадратной матрицы. Формулы Крамера.

Лекция 8 (17.10.2024) [слайды]. Понятие поля. Простейшие примеры. Построение поля комплексных чисел. Алгебраическая форма комплексного числа, его действительная и мнимая части. Комплексное сопряжение. Геометрическая модель комплексных чисел, интерпретация сложения и сопряжения в этой модели. Модуль комплексного числа, его свойства. Аргумент комплексного числа. Тригонометрическая форма комплексного числа. Умножение и деление комплексных чисел в тригонометрической форме. Возведение в степень комплексных чисел в тригонометрической форме, формула Муавра.

Лекция 9 (21.10.2024) [слайды]. Извлечение корней из комплексных чисел. Основная теорема алгебры комплексных чисел (без доказательства). Деление многочленов с остатком. Теорема Безу. Кратность корня многочлена. Утверждение о том, что всякий многочлен степени n с комплексными коэффициентами имеет ровно n корней с учётом кратностей. Векторные пространства, примеры. Простейшие следствия из аксиом векторного пространства.

Листки с задачами

Задачи из листков можно сдавать любому семинаристу по данному предмету (в том числе с пилотного потока) в часы его консультаций или по договорённости.

Правила сдачи и оценивания задач из листков:

• каждый пункт в листке считается отдельной задачей
• сдача задачи возможна только при наличии её решения в письменном виде
• результатом сдачи одной задачи может быть 0 или 1

Листок 1. Матричные алгебры Ли

Сроки сдачи листка 1:

задачи принимаются в период с момента выдачи листка по 19 октября включительно

в период с 13 по 19 октября включительно одному студенту разрешается сдать не более шести задач

Листок 2. Разложения матриц

Сроки сдачи листка 2:

задачи принимаются в период с момента выдачи листка по 14 декабря включительно

в период с 8 по 14 декабря включительно одному студенту разрешается сдать не более шести задач

Индивидуальные домашние задания

1-2 модули

ИДЗ-1

ИДЗ-2

ИДЗ-3

Лабораторные работы

Для каждой лабораторной работы файл с условием представляет собой IPython ноутбук. Выполнять работу нужно прямо в нём. При этом, пожалуйста, не удаляйте условия задач. Задание должно быть выполнено на языке Python 3.

Контрольные работы

2-й модуль

Дата-время: 2 ноября, 18:10

Продолжительность работы: 120 минут

Разрешения на контрольной: иметь с собой только ручку и электронное устройство с единственной функцией "калькулятор".

Ниже приводится список задач, рекомендуемых к прорешиванию для подготовки к контрольной. Задачи в списке рассортированы по темам, номера с пометкой "П" даны по задачнику Проскурякова, номера с пометкой "К" — по задачнику Кострикина.

• Решение систем линейных уравнений: П 82–89, 567–581, 689–704, 712–720; К 8.1, 8.2
• Действия с матрицами: П 788–798, 801–805, 822–825, 836–845, 861–870, 937; К 17.1–17.5, 17.7, 18.3, 18.8–18.11
• Перестановки: П 123–128, 151–161, 176–178; К 3.1–3.4, 3.6, 3.7
• Определители произвольного порядка: определение: П 188–206, К 10.1–10.4
• Свойства определителей произвольного порядка: П 212–215, 224–232 ; К 11.1–11.4, 11.6–11.7
• Вычисление определителей произвольного порядка: П 238–240, 257–269, 279, 316

Также стоит обратить внимание на задачи по перечисленным выше темам с аналогичных контрольных прошлых лет.

Экзамены

Формат проведения: письменная работа

Разрешения на экзамене: иметь с собой только ручку и электронное устройство с единственной функцией "калькулятор".

Ведомости текущего контроля

1-2 модули

Результаты проверки больших домашних заданий

246	247	248	249	2410	2411	2412	2413	2414	Э241	Э242	Э243	Э244	Э245	Э246

Результаты сдачи задач из листков

246	247	248	249	2410	2411	2412	2413	2414	Э241	Э242	Э243	Э244	Э245	Э246

Ссылки

Telegram-канал семинаров в группе БПМИ246

Чат по ЛАиГ группы БЭАД246

Литература

Учебники

• А.И. Кострикин. Введение в алгебру. Часть I. Основы алгебры. М.: Физматлит, 1994
• А.И. Кострикин. Введение в алгебру. Часть II. Линейная алгебра. М.: Физматлит, 2000
• Э.Б. Винберг. Курс алгебры. М.: Факториал, 1999 (или любое последующее издание)
• А.А. Михалёв, А.В. Михалёв. Начала алгебры. Часть I. М.: Интернет-университет информационных технологий, 2005

Сборники задач

• И.В. Проскуряков. Сборник задач по линейной алгебре (любое издание, например М.: БИНОМ, 2005)
• Сборник задач по алгебре под редакцией А.Н. Кострикина. Новое издание. М.: МЦНМО, 2009
• Г.Д. Ким, Л.В. Крицков. Алгебра и аналитическая геометрия. Теоремы и задачи. Том I. М.: "Планета знаний", 2007