Линейная алгебра

Бакалавриат 2021/2022

Лучший по критерию «Новизна полученных знаний»

Статус: Курс по выбору (Экономика)

Направление: 38.03.01. Экономика

Кто читает: Департамент математики

Где читается: Санкт-Петербургская школа экономики и менеджмента

Когда читается: 1-й курс, 1, 2 модуль

Формат изучения: без онлайн-курса

Охват аудитории: для своего кампуса

Преподаватели: Вагурина Ирина Вячеславовна, Кузнецова Мария Станиславовна, Кумачева Сурия Шакировна, Смирнова Надежда Владимировна, Шагай Мария Алексеевна

Язык: русский

Кредиты: 6

Контактные часы: 104

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Дисциплина ориентирована на студентов первого курса направления Экономика и Менеджмент, образовательной программы Международный бакалавриат по бизнесу и экономике. Целью курса является изучение базовых понятий, освоение основных методов линейной алгебры и их применения для построение экономико-математических моделей. В рамках курса изучаются теория матриц и определителей, структура решений систем линейных алгебраических уравнений, линейные пространства, евклидовы пространства, теория самосопряженных операторов и кривые второго порядка. В результате освоения дисциплины студент должен знать теорию решения матричных уравнений, элементы векторного анализа и аналитической геометрии; уметь применить аппарат линейной алгебры в задачах формирования экономических моделей и решении прикладных задач, используемых в курсах «Математические модели в экономике» и «Теория игр»; иметь навыки в решении систем линейных уравнений и построении диагональных квадратичных форм.

Цель освоения дисциплины

Целями освоения дисциплины «Линейная алгебра» являются изучение разделов матричной алгебры, решение систем линейных уравнений и векторного анализа, позволяющие студенту ориентироваться в таких дисциплинах, как «Теория вероятностей и математическая статистика», «Методы оптимальных решений», «Математические модели в экономике». Курс «Линейная алгебра» будет использоваться в теории и приложениях многомерного математического анализа, дифференциальных уравнений, математической экономики, эконометрики. Материалы курса могут быть использованы для разработки и применения численных методов решения задач из многих областей знания, для построения и исследования математических моделей таких задач. Дисциплина является модельным прикладным аппаратом для изучения студентами направления Экономика и Менеджмент математической компоненты своего профессионального образования.
В результате освоения дисциплины студент должен: • знать теорию решения матричных уравнений, элементы векторного анализа и аналитической геометрии; • уметь применить аппарат линейной алгебры в задачах формирования экономических моделей и решении прикладных задач, используемых в курсах «Математические модели в экономике» и «Теория игр»; • иметь навыки в решении систем линейных уравнений и построении диагональных квадратичных форм.

Планируемые результаты обучения

Анализирует знакоопределенность квадратичной формы с помощью критерия Сильвестра
Верно и эффективно проводит элементарные преобразования матриц; приводит матрицу к ступенчатому виду; определяет ранг матрицы
Вычисляет определитель; верно пользуется свойствами определителя; решает матричные уравнения, находит обратную матрицу; исследует СЛАУ с помощью формул Крамера
Записывает жорданову форму матрицы
Знает канонические уравнения и свойства кривых второго порядка; определяет тип кривой второго порядка
Находит базис пространства / подпространства; определяет координаты элементов пространства относительно фиксированного базиса; находит разложения элементов пространства относительно произвольной системы векторов; строит матрицу перехода при изменении базиса
Находит матрицу линейного оператора относительно фиксированного базиса и при замене базиса; находит собственные числа и векторы линейного оператора
Определяет ортогональность векторов; строит ортогональную проекцию вектора на подпространство; проводит процесс ортогонализации для линейно независимой системы векторов; строит ортонормированный базис; применяет критерий Грама
Определяет ортогональность векторов; строит ортогональную проекцию на подпространство
Определяет простейшие алгебраические структуры; выполняет действия с матрицами; находит матрицы с заданными свойствами
Оценивает норму оператора
Приводит квадратичную форму к каноническому виду с помощью ортогонального преобразования
Решает СЛАУ методом Гаусса; верно использует теоремы Кронекера-Капелли; находит фундаментальную систему решений; анализирует структуру множества решений СЛАУ
Раскладывает многочлены на множители, выделяет целую часть неправильной рациональной дроби, раскладывает правильную рациональную дробь на сумму простейших дробей разными методами, производит простейшие арифметические действия с комплексными числами, переводит комплексное число к тригонометрической записи, извлекает корни из комплексных чисел и применяет формулу Муавра.
Записывает и использует уравнения прямых и плоскостей, исследует их взаимное расположение, строит множество решений систем линейных неравенств на плоскости, решает задачи геометрии, используя уравнения прямых и плоскостей.; применяет скалярное, векторное и смешанное произведение векторов

Содержание учебной дисциплины

Матрицы и системы линейных уравнений
Определитель
Линейные пространства
Ранг матрицы
Системы линейных алгебраических уравнений
Евклидовы пространства
Линейные операторы
Квадратичные формы
Самосопряженные операторы
Кривые второго порядка
Норма линейного оператора
Жорданова форма матрицы

Элементы контроля

Контрольная работа 1
Студент должен продемонстрировать умение работы с матрицами и определителями, уметь находить решение системы линейных уравнений по формулам Крамера, находить обратную матрицу (через алгебраические дополнения и методом элементарных преобразований), решать матричные уравнения. Требования к проведению контрольной в дистанционном формате. КР проводится в письменной форме. На КР выделяется 80 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К занятию, на котором будет проводиться контрольная работа, необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время контрольной работы из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время контрольной работы студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
Контрольная работа 2
Контрольная работа проводится аудиторно, в письменной форме, 80 минут. В случае дистанционного формата обучения контрольная работа проводится дистанционно. В последнем случае она может состоять из двух частей – письменной (внеаудиторной) и устной (аудиторной, в том числе в онлайн формате). Студент должен уметь вычислять ранг матрицы, находить общее решение системы уравнений как сумму частного решения и фундаментальной системы решений, применять метод Гаусса решения системы линейных уравнений, исследовать систему векторов на линейную зависимость, находить разложения по базису в линейном пространстве, находить матрицу перехода от одного базиса в линейном пространстве к другому, находить собственные числа матрицы. Требования к проведению контрольной в дистанционном формате. КР проводится в письменной форме. На КР выделяется 80 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К занятию, на котором будет проводиться контрольная работа, необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время контрольной работы из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время контрольной работы студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
Контрольная работа 3
Контрольная работа проводится аудиторно, в письменной форме, 80 минут. В случае дистанционного формата обучения контрольная работа проводится дистанционно. В последнем случае она может состоять из двух частей – письменной (внеаудиторной) и устной (аудиторной, в том числе в онлайн формате). Студент должен продемонстрировать умение применять метод ортогонализации Грама-Шмидта, находить проекцию вектора на подпространство, находить собственные числа оператора, находить матрицу линейного оператора в указанных базисах, приводить квадратичную форму к диагональному виду ортогональным преобразованием, исследовать ее на знакоопределенность. Требования к проведению контрольной в дистанционном формате. КР проводится в письменной форме. На КР выделяется 80 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К занятию, на котором будет проводиться контрольная работа, необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время контрольной работы из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время контрольной работы студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.
Самостоятельная работа
Преподаватель, ведущий семинары, оценивает самостоятельную работу студентов: оценивается выполнение домашних заданий и подготовка к семинарам. Контроль может проводиться в форме устных и письменных опросов по материалу домашних заданий, в результате которых студент может накопить 10 баллов (выставляется среднее арифметическое по опросам, округление - от 0,6). Для оценивания заданий применяются общие критерии оценивания, приведенные выше. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за самостоятельную работу определяется перед итоговым контролем – Осам. работа
Экзамен
Экзамен проводится аудиторно, в письменной форме, 80 минут. В случае дистанционного формата обучения экзамен проводится дистанционно. В последнем случае она может состоять из двух частей – письменной (внеаудиторной) и устной (аудиторной, в том числе в онлайн формате). На экзамене студент должен показать знание теоретической части курса: знание формулировок теорем, свойств, определений, основные доказательства, уметь применять свойства и теоремы практически, уметь решать задачи. Требования к проведению экзамена в дистанционном формате. Экзамен проводится в письменной форме. На него выделяется 90 минут и 10 минут на загрузку заданий. Работа проводится на платформе Smart LMS и Zoom или MS Teams. К онлайн ресурсам необходимо подключиться за 15 минут до начала, по сигналу преподавателя приступить к решению заданий в Smart LMS. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, скоростной интернет, поддержка Zoom/MS Teams. Наушниками пользоваться нельзя. Ответы на задания записываются на белых листах А4, черной ручкой, листы нумеруются, при указании в задании ответы дополнительно вводятся в окно ответа. После окончания работы студент должен сфотографировать/отсканировать свое решение и загрузить в Smart LMS в формате PDF. Фотографии должны быть вертикальными, чтобы текст не был размыт и читался однозначно. Ответы и номера заданий нужно выделить. На протяжении работы камера и микрофон должны быть включены. Требуется расположить камеру сбоку или фронтально от себя таким образом, чтобы она была направлена на рабочее поле – лист, на котором выполняется работа, на студента и пространство вокруг студента (помещение должно быть хорошо освещено). Камера должна быть одна! (Разрешается использовать вход в Zoom / MS Teams с мобильного телефона с его камерой, если нет вебкамеры у компьютера). По требованию преподавателя студент обязан переключиться на трансляцию своего экрана: включить заднюю камеру мобильного телефона или повернуть в течение 5 секунд телефон к экрану компьютера, или запустить демонстрацию экрана. Выходить во время экзамена из комнаты нельзя. На столе можно иметь только письменные принадлежности, без пенала, чистые листы бумаги и воду. Наличие каких-либо носителей информации поблизости от рабочего места студента, а также других людей, считается нарушением и заканчивается удалением студента с работы и выставлением оценки «0». Во время экзамена студентам запрещено выключать камеру и микрофон: до окончания работы видео и звук должны оставаться активными, включая время на сканирование выполненной работы и отправку ее на проверку. Кратковременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение связи менее 5 минут и не более одного раза. Долговременным нарушением связи во время контрольной работы считается нарушение от 5 минут и более. При долговременном нарушении связи студент может продолжить участие в написании работы по усмотрению преподавателя.

Промежуточная аттестация

2021/2022 учебный год 2 модуль
0.14 * Самостоятельная работа + 0.15 * Контрольная работа 2 + 0.46 * Экзамен + 0.15 * Контрольная работа 3 + 0.1 * Контрольная работа 1

Список литературы

Авторы

Кузнецова Мария Станиславовна
Вагурина Ирина Вячеславовна
Смирнова Надежда Владимировна

Программа дисциплины