线性代数是高等数学的一部分,在大学里,线性代数主要包括行列式和矩阵。下面介绍行列式和矩阵的发展史。
从数学史看,优良的数学符号和生动的概念是数学思想产生的动力和钥匙,行列式与矩阵的发明就属于这种情形。行列式出现于线性方程组的求解,它的名称最先是由柯西使用。现在的两条竖线记法是最先由凯莱给出的(1841年),柯西给出行列式的第一个系统的、几乎是近代的处理,得到行列式的乘法定理,其中和代表阶行列式,而乘积的第行第列的项是的第行和的第列的对应元素的乘积之和。柯西还改进了拉普拉斯行列式展开定理,并给了一个证明。
行列式理论的另一个发展者是英国数学家希尔威斯特。他改进了一个次的和一个次的多项式中消去的方法,引入了初等因子概念,还对矩阵理论有所创见。最先讨论函数行列式的雅克比。他于1841年给出函数行列式的求导公式。他还将行列式应用到多重积分的变数替换中,得出某些结果。
矩阵一词是希尔威斯特于1850年首先使用的,但矩阵理论早已见诸于各种数学论著。中国古代《九章算术》中的方程组解法实质上就是一种增广矩阵的运算。在行列式的研究中也涉及一些矩阵方法。不过将矩阵作为一个数学对象来研究是由凯莱开始的,他被认为是矩阵论的创立者。1855年凯莱引进矩阵以化简线性变换的记号,给出一些基本概念。1858年他又定义了零矩阵、矩阵的和与积等概念,讨论了特征方程与特征值,得到与特征方程有关的凯莱—哈密顿定理等。
弗罗贝尔乌斯于1879年引入了矩阵的秩的概念,还于1878年将行列式中的不变因子和初等因子概念引到矩阵论中,以合乎逻辑的形式整理了不变因子和初等因子理论。同时他使用了正交矩阵一词,证明了:如果表示一对称矩阵,表示一反对称矩阵,则正交矩阵总能写成的形式,或简记为。他的论述还涉及矩阵的相似变换,合同矩阵或同步矩阵概念等。
现代行列式与矩阵的研究从形式上已推广到无限阶,从内容上已有了属于抽象域的元素的矩阵,这些理论都在继续发展之中。