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线性代数及其应用


明文“SEND MONEY”对应的9个数值3列被排成以下 矩阵
19 4 14 B 5 13 5 14 15 25
矩阵乘积
1 AB 2 2 2 5 3 1 19 4 14 43 45 49 3 5 13 5 105 118 128 2 14 15 25 81 77 93
网络流问题
网络流问题 当科学家、工程师或者经济学家研究一 些数量在网络中的流动时自然推导出线性方程组。 例如,城市规划和交通工程人员监控一个网络状的 市区道路的交通流量模式;电气工程师计算流经电 路的电流;以及经济学家分析通过分销商和零售商 的网络从制造商到顾客的产品销售。许多网络中的 方程组涉及成百甚至上千的变量和方程。 一个网络包含一组称为接合点或节点的点集, 并由称为分支的线或弧连接部分或全部的节点。流 的方向在每个分支上有标示,流量(速度)也有显 示或用变量标记。
脱脂牛奶是蛋白质的主要来源,但包含过多的钙, 因此大豆粉用来作为蛋白质的来源,它包含较少 量的钙。然而大豆粉包含过多的脂肪,因而加上 乳清,因乳清含脂肪较少,然而乳清又含有过多 的碳水化合物… 在这里我们把问题简化,看看这个问题在小 规模下的情形。表1是该食谱中的3种食物,以及 每种食物100克所含有的各种营养成分。
表 1 每100克食物所含营养(g) 减肥所要 求的每日 脱脂牛奶 大豆面粉 乳清 营养量 36 51 34 7 13 74 1.1 33 45 3
营养
蛋白质
碳水化合物 52 脂肪 0
如果用这三种食物作为每天的主要食物,那 么它们的用量应各取多少才能全面准确地实现这 个营养要求?
以100克为一个单位,为了保证减肥所要求的 每日营养量,设每日需食用的脱脂牛奶x1个单位, 大豆面粉x2个单位,乳清x3个单位,则由所给条 件得
我们利用矩阵乘法来对“明文”SEND MONEY 进行加密,让其变成“密文”后再行传送,以增 加破译的难度。若矩阵A的元素均为整数,而 且其行列式|A|=±1,那么由 A-1=A*/|A| 可知, A-1的元素均为整数。我们可以利用这样的 矩阵A来对明文加密。现在取
1 2 1 A 2 5 3 2 3 2
线性代数及其应用
密码问题
密码问题 矩阵密码法是信息编码与解码的技巧,其中的一种是 基于利用可逆矩阵的方法。先在26个英文字母与数字 间建立起一一对应,例如
A B 1 2 Y Z
25 26
若要发出信息“SEND MONEY”,使用上述代码, 则此信息的编码是19,5,14,4,13,15,14,5,25, 其中5表示字母E.
对应着将发出去的密文编码: 43,105,81,45,118,77,49,128,93 合法用户用A-1去左乘上述矩阵即可解密得到明文。
43 45 49 1 1 1 43 45 49 19 4 14 A1 105 118 128 2 0 1 105 118 128 5 13 5 81 77 93 4 1 1 81 77 93 14 15 25
网络流的基本假设是全部流入网络的总流 量等于全部流出网络的总流量,且全部流入一 个节点的流量等于全部流出此节点的流量。于 是,对于每个节点的流量可以用一个方程来描 述。网络分析的问题就是确定当局部信息(如 网络的输入)已知时,求每一分支的流量。
电路问题
电路问题
在工程技术中所遇到的电路,大多数是很 复杂的,这些电路是由电器元件按照一定方式 互相连接而构成的网络。在电路中,含有元件 的导线称为支路,而三条或三条以上的支路的 会合点称为节点。电路网络分析,粗略地说, 就是求出电路网络种各条支路上的电流和电压。 对于这类问题的计算,通常采用基尔霍夫 (Kirchhoff)定律来解决。以图-2所示的电路 网络部分为例来加以说明。
36 x1 51x2 13x3 33, 52 x1 34 x2 74 x3 45, 7 x2 1.1x3 3.
方程组的近似解:
x1 0.2772,
x2 0.3919,
x3 0.2332.
即为了保证减肥所要求的每日营养量,每日 需食用脱脂牛奶27.72克,大豆面粉39.19克, 乳清23.32克。
射雕英雄传
第二十九回 黑沼隐女
黄蓉被裘千仞打伤,郭靖带黄蓉去求见一灯 大师疗伤。在半途的一个沼泽中遇到瑛姑。 当时瑛姑正在做筹算。金庸写道: 她(瑛姑)双目直瞪黄蓉,忽然手指内室, 说道:“跟我来。”拿起一盏油灯,走了进 去。郭靖扶着黄蓉跟着过去,只见那内室墙 壁围成圆形,地下满铺细沙,沙上画着许多 横直符号和圆圈,又写着些“太”、“天 元”、“地元”、“人元”、“物元”等字。
郭靖看得不知所云,生怕落足踏坏了沙上符 字,站在门口,不敢入内。黄蓉自幼受父亲 教导,颇精历数之术,见到地下符字,知道 尽是些术数中的难题,那是算经中的“天元 之术”,虽然甚是繁复,但只要一明其法, 也无甚难处。 按:上述天元之术即今日代数中线性方程组, 我国古代算经中,天、地、人、物四字即相当 于今天代数中的 x、y、z、w 四个变量。 无疑,金庸先生认为消元法是很简单的。当 然金庸又说了郭靖是不知所云是一种在20世纪80年代曾经很流行的食 谱,是由Alan H. Howard领导的科学家团队在剑 桥大学经过8年对过度肥胖病人的临床研究得到的。 这种低热量的粉状食品精确地平衡了碳水化合物、 高质量的蛋白质和脂肪、维生素、矿物质、微量 元素和电解质。为得到所希望的数量和比例的营 养,Howard在食谱中加入了多种食品。每种食品 供应了多种所需要的成分。
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