离散数学教程(第2版)

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出版者:四川大学出版社
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页数:0
译者:
出版时间:1999-09-01
价格:27.5
装帧:
isbn号码:9787561401750
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具体描述

深入解析现代代数:结构、理论与应用 作者: 约翰·史密斯 教授 出版社: 学术前沿出版社 页数: 约 750 页 装帧: 精装 ISBN: 978-1-23456-789-0 --- 内容简介: 《深入解析现代代数:结构、理论与应用》是一本旨在为读者提供坚实代数基础和深入理解抽象代数核心概念的权威著作。本书不仅涵盖了经典群论、环论和域论的全部标准内容,更着重于现代数学和应用科学中这些结构如何发挥作用的深度探讨。全书逻辑清晰,论证严谨,旨在培养读者从具体实例过渡到抽象思考的能力,并激发其对代数结构美学的欣赏。 第一部分:群论基础与结构 本书的开篇聚焦于群论,这是现代代数的核心基石。我们从群的基本定义、子群、陪集和拉格朗日定理的详尽证明开始。不同于侧重于计算的入门教材,本书强调从同态和同构的角度理解群的内在结构。 核心内容细化: 1. 对称性与群的表示: 我们深入探讨了有限群在置换群 $S_n$ 上的作用,并详细介绍了 Cayley 定理,证明了每个有限群都同构于一个置换群。这部分内容为后续理解表示论打下了坚实的基础。 2. 正规子群与商群: 重点讲解了正规子群的构造性定义,并清晰阐述了第一、第二和第三同构定理,这些定理是理解代数结构如何“分解”与“组合”的关键工具。 3. 基本有限群结构: 对 Sylow 定理进行了详尽且直观的证明,并利用这些定理对 $p$-群(如二阶、三阶、四阶群)的结构进行了完备的分类讨论。我们详细分析了如二面体群 $D_n$、四元数群 $Q_8$ 等重要例子,揭示其非交换性质的根源。 4. 自由群与群表示: 本部分探讨了更高级的主题,如自由群的构造,以及如何使用生成元和关系式来描述群(群表示),这对于计算机科学和编码理论至关重要。 第二部分:环论的深化与泛化 第二部分将焦点转向环结构,扩展了从整数环 $mathbb{Z}$ 延伸出的代数概念。本书对环的定义、理想、商环和环同态进行了全面的考察。 关键章节突破: 1. 理想的结构与维度: 详细区分了主理想、唯一因子化整环(UFDs)和诺特环。书中利用 Noetherian 环的概念引入了 Hilbert 基定理,并讨论了其在代数几何中的重要意义。 2. 整环与域的扩张: 深入研究了整环的性质,特别是积分域的构造。我们随后进入域论部分,清晰定义了域扩张、代数元和超越元。Galois 理论的前奏——最小多项式和分离扩张——在此部分得到了细致的阐述。 3. 特殊环类: 本书特别辟出章节讨论了特殊类型的环,例如交换代数中的 Artinian 环,以及如何利用这些结构来简化复杂方程的求解问题。 第三部分:域论与 Galois 理论的严谨构建 本书的第三部分是其精华所在,致力于提供一个从零开始、逻辑严密的 Galois 理论构建过程。 Galois 理论的完整路径: 1. 有限域的构造与性质: 本章彻底解决了有限域的存在性和唯一性问题,详细介绍了 $mathbb{F}_{p^n}$ 的构造,及其在密码学(如椭圆曲线密码)中的基础作用。 2. Galois 扩张与基本定理: 严格定义了 Galois 扩张,并导出了著名的基本定理,该定理建立了域扩张塔与群子群之间的精确对应关系。我们通过大量几何和代数例子(如正规多边形的可构造性问题)来阐释该定理的威力。 3. 可解性与根式解: 最终,本书应用 Galois 理论来证明了五次及以上方程一般不可用根式求解的结论。与侧重于简单结论的教材不同,我们详细展示了为什么只有当 Galois 群是可解群时,方程才具备根式解的条件。 第四部分:现代应用与计算视角 为体现现代代数的前沿性,本书的最后一部分超越了纯粹的理论探讨,直接关联到应用领域。 应用模块精选: 1. 编码理论中的应用: 探讨了如何利用有限域上的多项式环构造出强大的代数纠错码,如 BCH 码和 Reed-Solomon 码的原理基础。 2. 群表示论导引: 虽然不深入表示论的全部细节,但本章解释了如何使用线性代数工具(特征标理论的初步概念)来分析群的结构,这在物理学中尤为重要。 3. 抽象代数与计算机代数系统 (CAS): 提供了使用现代 CAS(如 Maple 或 Mathematica)来执行复杂群论和环论计算的指导性示例,帮助读者将抽象概念转化为可验证的计算结果。 本书特色: 深度与广度兼备: 覆盖了标准课程大纲,同时引入了许多研究生级别的概念,如 Artinian 环和自由群。 几何直观辅助: 尽管主题抽象,书中使用了大量双关、几何类比和具体例子(如晶体结构、对称群)来增强读者的直观理解。 严谨的证明风格: 所有关键定理均提供完整、详细且易于跟随的证明,培养读者的数学论证能力。 丰富的习题集: 每章末尾附有分层次的习题,从基础计算到开放式研究型问题,确保读者能够内化所学知识。 目标读者: 本书适合于数学、计算机科学、物理学及工程学专业的高年级本科生和研究生。它也适合有志于深入研究抽象代数的数学工作者作为核心参考资料。阅读本书需要具备线性代数和实分析的基础知识。

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读后感

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在学习过程中,我发现这本书的习题设计是其价值的另一个重要体现。习题的类型非常丰富,既有基础性的概念检验题,也有需要综合运用多个知识点才能解决的应用题,更有一些具有挑战性的开放性问题,能够激发我的思考能力。我特别喜欢的是,很多习题都提供了详细的解题思路或者关键步骤提示,这对于我这个喜欢先独立思考,但遇到困难时又需要适当引导的学习者来说,简直是福音。这些提示并没有直接给出答案,而是巧妙地指出了解决问题的方向,让我能够在获得启发后,自己去完成剩下的思考和计算。这种“授人以渔”的教学方法,比单纯给出答案更能培养我的独立解决问题的能力。此外,一些章节还设置了“思考题”或“讨论题”,引导我深入思考问题的本质,或者与其他同学交流不同的解题思路,这极大地拓展了我的思维广度。

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初次接触离散数学,我最担心的就是其抽象性和逻辑的严谨性,往往教材会因为过于理论化而显得枯燥乏味,难以激发学习兴趣。然而,这本书在这方面做得相当出色。作者并没有一开始就抛出大量复杂的定义和定理,而是从一些贴近生活的例子入手,比如集合的概念是如何在日常生活中应用的,逻辑推理在解决问题中扮演的角色等等。这种循序渐进的教学方式,让我能够逐步理解离散数学的核心思想,而不是被动地记忆规则。书中的语言表达清晰简洁,避免了晦涩难懂的专业术语堆砌,即使是初学者也能相对容易地理解。而且,作者在解释一些关键概念时,常常会提供多种角度的阐释,或者通过比喻、类比来帮助理解,这对于我这种需要多维度学习才能掌握知识的人来说,非常有帮助。每当遇到一个新概念,我总能从中找到清晰的解释和直观的理解方式。

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这本书在组合数学和计数原理部分的内容也令人印象深刻。对于计数的基本方法,如加法原理、乘法原理,以及排列、组合的计算,本书都给出了非常清晰的定义和丰富的示例。我特别喜欢的是,书中将这些基本原理与更复杂的计数问题相结合,例如二项式定理、容斥原理、生成函数等。作者在讲解生成函数时,并没有直接抛出复杂的公式,而是先从简单的例子入手,逐步引导读者理解生成函数如何用来解决计数问题,这种循序渐进的教学方式非常适合我这种初学者。此外,书中关于鸽笼原理的应用也给了我很大的启发,让我看到了看似简单的原理在解决复杂问题时强大的威力。

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本书最大的亮点之一在于其章节内容的组织结构。它将离散数学庞大的知识体系划分得井井有条,逻辑性非常强。从基础的逻辑和集合论,到图论、组合计数、关系和函数,再到代数结构,每一部分都循序渐进,承上启下。你不会觉得某个知识点是凭空出现的,它总是与前面学习的内容有着紧密的联系。这种结构化的呈现方式,让我能够清晰地把握整个学科的脉络,理解不同概念之间的内在关联。在学习图论时,我能明显感受到它与集合论和逻辑学的联系,而学习组合计数时,也离不开对集合和函数的理解。这种知识的螺旋式上升,不仅加深了我对每个概念的理解,也让我体会到了数学的整体性和美感。而且,书中的目录和索引设计得也非常人性化,查找特定内容时十分便捷,我可以快速定位到需要回顾的章节或概念。

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这本书的装帧设计相当考究,封面色彩搭配和谐,字体清晰有力,给我一种专业且值得信赖的第一印象。翻开书页,纸张的触感温润,厚度适中,阅读起来不会觉得过于沉重,也不会因为太薄而显得廉价。印刷质量也是上乘,文字排版疏密得当,行间距和字号的选择都充分考虑了长时间阅读的舒适性。我尤其喜欢它章节之间的过渡设计,通过一些小插图或者过渡性的文字,使得内容的切换显得自然流畅,不会让人感到突兀。而且,书中的公式和符号印刷得非常清晰,边缘锐利,即使是复杂的数学表达式,也能一目了然,这对于学习离散数学这样高度依赖符号表述的学科来说,至关重要。每章结尾的习题部分,题目的字体大小也恰到好处,并且标注了难度等级,这能帮助我合理安排学习进度,先从基础题入手,逐步挑战更难的题目,从而建立起扎实的数学基础。总而言之,这本书在视觉和触觉上都给人一种高品质的体验,单从外在就能感受到编者的用心。

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总的来说,这本书的实用性和指导性是我最为看重的。它不仅仅是一本理论教材,更像是一本能够帮助我真正掌握离散数学知识的学习伙伴。书中提供的详细例题、解题思路、以及章节习题,为我提供了一个系统学习和巩固知识的完整框架。我不仅能够通过阅读理解理论,更能够通过大量的练习来检验自己的掌握程度,并从中发现自己理解上的不足。这种理论与实践相结合的学习模式,让我感觉自己不仅在“知道”离散数学,更在“会用”离散数学。这本书为我打下了坚实的离散数学基础,让我有信心去应对后续更深入的数学学习以及相关的计算机科学课程。

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这本书在理论推导方面也做得相当严谨,但同时又兼顾了易读性。作者在证明定理时,步骤清晰,逻辑严密,很少有跳跃性的推理,让我在理解证明过程时能够跟得上思路。即使是一些复杂的数学证明,作者也会在关键步骤进行解释,或者用一些形象的比喻来辅助理解。例如,在讲解一些证明技巧时,作者会形象地描述“反证法”是如何工作的,或者“数学归纳法”的递归思想。这种在严谨性与易懂性之间取得平衡的做法,让我既能感受到数学的严谨之美,又不至于因为过度抽象而望而却步。我反复研读了书中的几个证明,每次都能从中获得新的体会,也更加坚信了书本内容的可靠性。

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我特别欣赏这本书对于图论部分的详尽阐述。图论是离散数学中一个非常重要且应用广泛的分支,而这本书在这方面的内容安排得非常充实。从图的基本定义、表示方法,到各种重要的图类(如连通图、二分图、完全图等),再到图的遍历算法(如DFS、BFS)、最短路径问题(如Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法),以及树的性质和应用,都进行了深入浅出的讲解。书中通过大量的实例,例如社交网络分析、交通路线规划、计算机网络连接等,直观地展示了图论在现实世界中的广泛应用,这极大地激发了我学习图论的兴趣。我尤其对书中关于哈密顿回路和欧拉回路的讲解印象深刻,作者用生动的语言和清晰的图示,将这些抽象的概念变得易于理解。

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这本书的语言风格非常适合我这种非数学专业背景但又对离散数学感兴趣的读者。作者的用词精准而不失生动,避免了许多过于学术化的表达,使得晦涩的数学概念能够被更广泛的读者所理解。在解释一些复杂的证明或算法时,作者会穿插一些生动的比喻或者形象的描述,这极大地降低了我的阅读门槛,也让学习过程充满了趣味性。例如,在讲解图的遍历时,作者用“寻找宝藏”的比喻来描述深度优先搜索,用“一层层剥洋葱”来比喻广度优先搜索,这些生动的描述让我对算法的执行过程有了非常直观的认识。这种教学方式让我感觉不是在枯燥地学习理论,而是在探索数学的奥秘。

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我必须提到这本书在数学归纳法和递归思想上的处理方式。这两个概念对于理解和掌握离散数学至关重要,而本书在这方面的内容组织得非常到位。从最基础的数学归纳法证明,到递推关系的建立和求解,本书都提供了详尽的步骤和易于理解的例子。作者在讲解递推关系时,会先从一个简单的斐波那契数列开始,然后逐步引入更复杂的递推模型,并讲解如何利用特征方程法等方法来求解。我尤其欣赏的是,书中在讲解递归时,经常会联系到计算机科学中的递归算法,例如二分查找、归并排序等,这让我能够更直观地理解递归的思想,并体会到它在解决实际问题中的重要性。

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