线性代数应用在电子工程领域的主要应用有哪些

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线性代数的主要应用是什么.至今不明白这门学科的应用方面,让我接触这一高深知识的精妙之
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线性代数有什么用?线性代数有什么用?这是每一个圈养在象牙塔里,在灌输式教学模式下的“被学习”的学生刚刚开始思考时的第一个问题.我稍微仔细的整理了一下学习线代的理由,竟然也罗列了不少,不知道能不能说服你:1、
如果你想顺利地拿到学位,线性代数的学分对你有帮助;2、
如果你想继续深造,考研,必须学好线代.因为它是必考的数学科目,也是研究生科目《矩阵论》、《泛函分析》的基础.例如,泛函分析的起点就是无穷多个未知量的无穷多线性方程组理论.3、
如果你想提高自己的科研能力,不被现代科技发展潮流所抛弃,也必须学好,因为瑞典的L.戈丁说过,没有掌握线代的人简直就是文盲.他在自己的数学名著《数学概观》中说:要是没有线性代数,任何数学和初等教程都讲不下去.按照现行的国际标准,线性代数是通过公理化来表述的.它是第二代数学模型,其根源来自于欧几里得几何、解析几何以及线性方程组理论.…,如果不熟悉线性代数的概念,像线性性质、向量、线性空间、矩阵等等,要去学习自然科学,现在看来就和文盲差不多,甚至可能学习社会科学也是如此.4、
如果毕业后想找个好工作,也必须学好线代:l
想搞数学,当个数学家(我靠,这个还需要列出来,谁不知道线代是数学).恭喜你,你的职业未来将是最光明的.如果到美国打工的话你可以找到最好的职业(参考本节后附的一份小资料).l
想搞电子工程,好,电路分析、线性信号系统分析、数字滤波器分析设计等需要线代,因为线代就是研究线性网络的主要工具;进行IC集成电路设计时,对付数百万个集体管的仿真软件就需要依赖线性方程组的方法;想搞光电及射频工程,好,电磁场、光波导分析都是向量场的分析,比如光调制器分析研制需要张量矩阵,手机信号处理等等也离不开矩阵运算.l
想搞软件工程,好,3D游戏的数学基础就是以图形的矩阵运算为基础;当然,如果你只想玩3D游戏可以不必掌握线代;想搞图像处理,大量的图像数据处理更离不开矩阵这个强大的工具,《阿凡达》中大量的后期电脑制作没有线代的数学工具简直难以想象.l
想搞经济研究.好,知道列昂惕夫(Wassily Leontief)吗?哈佛大学教授,1949年用计算机计算出了由美国统计局的25万条经济数据所组成的42个未知数的42个方程的方程组,他打开了研究经济数学模型的新时代的大门.这些模型通常都是线性的,也就是说,它们是用线性方程组来描述的,被称为列昂惕夫“投入-产出”模型.列昂惕夫因此获得了1973年的诺贝尔经济学奖.l
相当领导,好,要会运筹学,运筹学的一个重要议题是线性规划.许多重要的管理决策是在线性规划模型的基础上做出的.线性规划的知识就是线代的知识啊.比如,航空运输业就使用线性规划来调度航班,监视飞行及机场的维护运作等;又如,你作为一个大商场的老板,线性规划可以帮助你合理的安排各种商品的进货,以达到最大利润.l
对于其他工程领域,没有用不上线代的地方.如搞建筑工程,那么奥运场馆鸟巢的受力分析需要线代的工具;石油勘探,勘探设备获得的大量数据所满足的几千个方程组需要你的线代知识来解决;飞行器设计,就要研究飞机表面的气流的过程包含反复求解大型的线性方程组,在这个求解的过程中,有两个矩阵运算的技巧:对稀疏矩阵进行分块处理和进行LU分解; 作餐饮业,对于构造一份有营养的减肥食谱也需要解线性方程组;知道有限元方法吗?这个工程分析中十分有效的有限元方法,其基础就是求解线性方程组.知道马尔科夫链吗?这个“链子”神通广大,在许多学科如生物学、商业、化学、工程学及物理学等领域中被用来做数学模型,实际上马尔科夫链是由一个随机变量矩阵所决定的一个概率向量序列,看看,矩阵、向量又出现了.l
另外,矩阵的特征值和特征向量可以用在研究物理、化学领域的微分方程、连续的或离散的动力系统中,甚至数学生态学家用以在预测原始森林遭到何种程度的砍伐会造成猫头鹰的种群灭亡;大名鼎鼎的最小二乘算法广泛应用在各个工程领域里被用来把实验中得到的大量测量数据来拟合到一个理想的直线或曲线上,最小二乘拟合算法实质就是超定线性方程组的求解;二次型常常出现在线性代数在工程(标准设计及优化)和信号处理(输出的噪声功率)的应用中,他们也常常出现在物理学(例如势能和动能)、微分几何(例如曲面的法曲率)、经济学(例如效用函数)和统计学(例如置信椭圆体)中,某些这类应用实例的数学背景很容易转化为对对称矩阵的研究.
嘿嘿(脸红),说实在的,我也没有足够经验讲清楚线代在各个工程领域中的应用,只能大概人云亦云地讲述以上线代的一些基本应用.因为你如果要真正的讲清楚 线代的一个应用,就必须充分了解所要应用的领域内的知识,最好有实际的工程应用的经验在里面;况且线性代数在各个工程领域中的应用真是太多了,要知道当今成为一个工程通才只是一个传说.总结一下,线性代数的应用领域几乎可以涵盖所有的工程技术领域.如果想知道更详细的应用材料,建议看一下《线性代数及应用》,这是美国David C. Lay 教授写的迄今最现代的流行教材.国内的教材可以看看《线性代数实践及MATLAB入门》,这是西电科大陈怀琛教授写的最实用的新教材.
--------摘自《线性代数的几何意义》,任广千
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iframe(src='///ns.html?id=GTM-T947SH', height='0', width='0', style='display: visibility:')【专业】电子信息工程
什么是电子信息工程
在理解本专业之前,首先要清楚一个概念,即电类专业可分为强电和弱电两个方面。弱电系统是指以传输、分配、转换电能为目的的供配电系统,其电压、电流、功率值较大,如电力系统、工厂供变电系统等;弱电系统是指以传送、处理、储存信号为目的的电子电路,其功率、电流、电压值较小,如通信系统、电视网络等。因此具体到专业上来说,电力工程及其自动化专业属强电;电气工程及其自动化以强电为主,弱电为辅;电子信息工程、通信工程、自动化专业则以弱电为主。
电子信息工程就是用电子方式保存和传递文字、声音、图像等信息的一种技术。自从1876年贝尔发明电话以来,电子技术与信息传递就不可分割地结合到了一起,并与我们的生活息息相关。像电话交换局里是怎么处理各种电话信号的,手机是怎样传递声音的,家用电器的遥控开关是怎样工作的,电子邮件是怎样发送的,互联网是如何让世界变成一个地球村的,这些日常生活中的方方面面都要涉及电子信息工程。
严格来说,电子信息工程是一门新兴的综合性学科,和计算机、通信工程都有交叉。它主要研究信息的获取与处理、电子设备与信息系统的开发和应用。这个专业理工兼备,倾向于工科,强调实际操作的技能。由于它的应用范围广,上至神舟飞船的控制系统、宇宙空间站的控制电路,下至深海潜艇的超声波检测仪,以及身边的日用电器、电脑、MP3播放器、手机、移动硬盘、DVD/VCD。。。。。。在这些领域中我们都可以看到电子信息工程的身影。电子信息产业是一项新兴的高科技产业,被称为朝阳产业。电子行业的飞速发展、信息技术的迅速应用,使得以电子信息为代表的“知识经济”大潮席卷全球,成为世界经济增长的主要推动力量。展望未来,电子信息产业还将继续站在世界技术发展的最前沿,一如既往地带动全球经济的发展。因此它是目前相当热门的专业。
主要代表院校
一般的理工科院校都开设有电子信息工程专业,并将其作为重点的先进学科进行培养。北京大学、南开大学、山西大学、内蒙古大学、吉林大学、黑龙江大学、复旦大学、中国科学技术大学、山东大学、贵州工业大学(2004年并入贵州大学)、西北大学等老牌院校该专业开设较早。而清华大学、北京航空航天大学、北京邮电大学、上海交通大学、西安交通大学、国防科技大学、西安电子科技大学的电子信息工程专业都是久负盛名,报考难度也比较大。
培养什么人
电子信息工程专业培养能熟练掌握电子技术、计算机技术,有较强工程实践能力的高级专业人才。毕业生既可以到通信、电子、航空航天等行业的科研院所从事研究工作,也可以到这些行业的公司、企业从事电子、通信系统的设计制造工作,还可以在高校从事相关专业的教学工作。
开设哪些课程
在大学一年级和二年级时,电子信息工程专业和其他工科专业一样,主要学习一些专业基础课程,为今后的学习打下扎实的数理和计算机基础。专业基础课程主要包括以下几类。
1)数学类:高等数学、数学物理方法、线性代数、复变函数、概率论(有些学校还要求随机过程)等,但是以应用为主,证明推导的要求不算太高。
2)物理类:主要是大学物理,其中包括电动力学、光学、热学、力学、量子力学等其他理工科普遍学习的内容。
3)电子类:电路分析、电气技术实践、数字电路、模拟电路、高频电路等,这些都是很重要的专业基础课,在大学四年的专业学习中有着举足轻重的地位。学生通过学习,应能够深入理解、掌握电子信息工程专业的理论基础。
4)计算机类:C语言、C﹢﹢语言、数据结构、计算机软件技术基础、微机原理、Matlab等专业软件的使用等,目的是培养基本的编程能力。
5)社会科学类:毛泽东思想概论、军事理论、法律基础、政治经济学、马克思主义哲学等,目的是培养学生的道德意识和对社会、对人类的责任感,了解基本的哲学和法律常识。
在大学三年级和四年级时,电子信息工程专业的学习主要分为专业核心课程、专业选修课程和实验实践环节三部分。
专业核心课程包括信号与系统、数字信号处理、图象信号处理、信息论、自动控制原理、通信原理、电子系统设计等。目的是通过在专业基础课程之上拓展学生的专业知识面,增强适应性,了解电子信息工程面临的学术及应用问题。
专业选修课程的覆盖面很广,有电子相关的技术都可以列在专业选修课程的范围之内。学生可以根据自己的兴趣爱好自由选择。常见的专业选修课程包括移动通信、软件无线电、无线电导航、专用集成电路设计、生物医学信号处理、可编程控制器及、电子测量与仪器、嵌入式系统及应用、DSP技术、智能传感技术等。
实验和实践环节有很多种形式,包括电工电子实验、生产实习、课程设计、毕业设计等。目的是通过对专业课中的概念和原理进行硬件演示和验证实验,同时进行仿真实验,使学生学会使用电子通信领域中的常规仪器设备,观看和操作最新的与专业相关的电子系统的运行,学会常用的软件工具,全方位地提高学生的动手能力和创新能力。比如说,可能会要求按软件工程规范实现一个完整的软件:完成一个小规模的电子电路的从设计、制板到调试的全过程,在该过程中要使用EDA设计工具:经历从信号的采集到处理的软硬件的完整训练。总之,电子信息工程专业是一个对实践和动手能力要求很高的专业。
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