复数与多项式-高中数学竞赛专题讲座

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出版者:浙江大学
作者:岑爱国
出品人:
页数:151
译者:
出版时间:2007-6
价格:13.00元
装帧:
isbn号码:9787308053792
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

探微与宏观:高中数学竞赛中代数核心思想的深度剖析与应用 本书旨在为有志于在高中数学竞赛中取得优异成绩的学子提供一套系统、深入且富有启发性的代数专题训练。我们聚焦于竞赛中代数领域几个最核心、最常考且最具区分度的知识点,从基础概念的严谨重建出发,层层递进至高级技巧的巧妙运用与综合题目的灵活应对。本书内容不涉及复数与多项式的具体讨论,而是将视角投向更广阔的初等代数、数论、不等式以及函数与方程的深层结构。 第一章:代数基础的再认识——从公理到结构的洞察 本章致力于夯实竞赛所需的代数思维基础。我们不再停留在高中课本的广度,而是追求基础概念的深度和广度。 1.1 换元法的哲学与威力: 换元不仅仅是简化形式的工具,更是一种思维转换的艺术。我们将探讨“身份换元”、“对称换元”以及“三角/指数换元”在处理复杂方程组和代数恒等式中的本质作用。重点分析如何通过恰当的换元揭示问题的潜在结构,将看似复杂的非线性问题转化为标准形式,例如涉及韦达定理的变式应用。 1.2 构造法的精妙布局: 构造法是解决许多“无从下手”问题的利器。本章详细解析构造函数、构造数列、构造反例以及构造特定代数结构的思想。我们将深入探讨柯西-施瓦茨不等式(Cauchy-Schwarz Inequality)和均值不等式(AM-GM Inequality)的构造性证明与应用。对于前者,我们将讨论其几何意义和向量形式;对于后者,我们将剖析其等号成立条件的严格限制及其在求最值问题中的精确控制。 1.3 代数恒等式的挖掘与变形: 熟练掌握基本的对称多项式、牛顿和公式(Newton Sums)等高级工具是解决代数方程组的关键。本章将系统梳理齐次多项式、基本对称多项式之间的关系,并针对竞赛中常见的“因子分解难度大”的方程,教授如何通过高次项分析、利用因式定理的推广形式(如整系数多项式的有理根定理)进行有效分解。 第二章:数论——隐藏在数字背后的代数规律 数论部分是高中竞赛中对逻辑严密性要求最高的板块之一。本章将代数思维融入数论的分析过程。 2.1 同余理论的代数化表达: 模运算(Modular Arithmetic)不仅仅是计算余数,它本质上是一种等价关系的代数描述。我们将深入探讨欧拉定理、费马小定理的本质,并引入高斯整数环的概念(仅作思想引入,不深入到复数域)。重点分析如何利用同余式建立方程的约束条件,解决不定方程(如丢番图方程的初级形式)的可解性问题。 2.2 整除性与最大公约数(GCD)的代数运算: 欧几里得算法(辗转相除法)的代数基础——裴蜀等式(Bézout's Identity)将被详细阐述。我们不仅要会用,更要理解其在证明线性组合性质以及求解特定线性不定方程中的普适性。讨论最大公约数和最小公倍数在涉及多个变量和高次幂时的代数处理技巧。 2.3 离散结构下的函数分析: 许多数论问题可以被抽象为定义在整数集上的函数。本章探讨积性函数(Multiplicative Functions)、完全积性函数(Completely Multiplicative Functions)的性质,例如欧拉 $phi$ 函数和因子和函数 $sigma(n)$。理解这些函数的乘法性质,是解决涉及因数个数和因数和的组合问题的关键。 第三章:不等式——优化与约束的代数博弈 不等式是检验思维深度的试金石。本章侧重于不等式的构造、证明技巧以及在优化问题中的实际应用。 3.1 经典不等式的深度应用: 除了基础的AM-GM、Cauchy-Schwarz,本章将聚焦于柯西-施瓦茨不等式在积分形式(虽然高中不涉及积分,但其在代数中的推广形式,如Titu引理的前身)以及多变量形式的灵活运用。同时,探讨均方根(RMS)、调和平均(HM)不等式之间的内在联系,以及如何根据问题的变量特性选择最优的平均值不等式。 3.2 变量分离与排序不等式: 排序不等式(Rearrangement Inequality)在处理变量排列与组合优化时具有强大威力。我们将分析排序不等式的严格证明,并示范如何通过对变量进行排序来快速确定和式、乘积或幂和的最值。此外,讨论 Schur 不等式的基本形式及其在处理非负变量三元或四元对称不等式中的有效性。 3.3 构造性证明与反证法在不等式中的体现: 许多竞赛不等式题目的证明并非直接推导,而是依赖于“巧妙的配凑”或“反向思维”。本章将展示如何通过假设某个特定关系(如 $a=b$ 或 $a=b=c$)来引导构造,或通过构造一个小的扰动来证明某个不等式的紧致性。 第四章:函数与方程的结构性分析 本章超越了对简单函数图像的描绘,侧重于利用函数的性质来分析代数方程的根的分布与性质。 4.1 函数的单调性、奇偶性与周期性在解方程中的应用: 利用函数的单调性来判断方程解的唯一性是解决超越方程(涉及指数、对数、三角函数的代数方程)的通用策略。本章将深入分析如何通过复合函数的求导(或差分)来确定其单调性,并利用奇偶性简化方程的结构。 4.2 迭代函数与不动点分析: 涉及迭代关系的代数序列问题是竞赛的热点。我们将探讨由 $x_{n+1} = f(x_n)$ 定义的数列的收敛性,特别是分析不动点(Fixed Points)的稳定性。这为求解复杂递推关系或某些隐式方程的极限值提供了坚实的代数和分析基础。 4.3 代数方程的根的性质: 除了韦达定理的基础应用,本章重点讨论方程根的对称性、根的分布(如实根个数、区间位置)的确定。利用 Sturm 定理(仅概念性介绍)或更基础的导数分析法来确定实根的个数,以及如何利用微分性质确定高次多项式方程的根的重数。 本书的特点在于,它假设读者已经掌握了高中代数的基本知识,但缺乏将这些知识融会贯通以解决复杂竞赛问题的能力。我们提供的不是公式的堆砌,而是深刻的结构理解和严谨的逻辑训练,目标是培养读者“化繁为简,以简驭繁”的代数思维。

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读后感

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用户评价

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在练习题的设计上,这本书也做得相当出色。它不是那种单纯罗列大量重复性练习的教材,而是每一道例题都经过精心挑选,能够清晰地体现某一知识点或解题方法的运用。而每章最后的习题,更是覆盖了从基础巩固到拔高拓展的各个层次。我尤其喜欢它那些“思考题”和“竞赛真题解析”的部分。思考题往往设置得非常巧妙,能够引导我去主动发现一些规律和性质,而不是被动地接受知识。而竞赛真题解析,则是我检验自己学习成果的绝佳途径。通过分析那些真正出现在各级数学竞赛中的题目,我能更清晰地认识到自己的薄弱环节,并且学习到更高级、更巧妙的解题策略。这本书的题目难度梯度设置得非常合理,能够帮助我逐步建立自信心,同时又不会让我因为题目太简单而觉得枯燥乏味。

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这本书最吸引我的地方在于它不仅仅是传授知识,更重要的是培养我解决问题的能力。它不是简单地提供“套路”或者“模板”,而是引导我去理解每个知识点的内在逻辑,以及它们是如何相互关联的。例如,在关于复数的几何意义的讲解中,作者不仅强调了复数加减乘除的几何意义,还进一步探讨了如何利用复数来描述直线、圆以及其他几何图形的方程,并且如何通过复数运算来实现几何变换,如旋转、伸缩、反射等。这些内容,对于我理解一些抽象的数学概念,以及将它们应用于具体的解题场景,起到了非常关键的作用。在多项式部分,我也受益匪浅。作者在讲解多项式根的性质时,不仅仅是介绍了韦达定理,还深入探讨了如何利用多项式的对称性来简化计算,以及如何利用牛顿求幂和公式来求解多项式高次幂的和。这本书让我深刻体会到,数学竞赛的解题不仅仅是公式的套用,更重要的是思维方式的灵活运用。

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我特别欣赏这本书在逻辑性和条理性方面的处理。它不像某些参考书那样,知识点跳跃性很大,或者相互之间的联系不够紧密。这本书的结构设计得非常合理,从复数的基础概念,到复数在几何中的应用,再到多项式的基本性质,然后是多项式与复数的结合,最后是各种竞赛题型的解析,每一步都衔接得非常自然。作者在讲解一个新概念时,往往会先回顾与之相关的旧知识,然后在此基础上进行延伸和拓展,这使得我在学习新知识时,能够有一个清晰的脉络。尤其是在多项式章节中,关于对称多项式和牛顿恒等式的讲解,作者不仅给出了清晰的定义和公式,更重要的是,他通过大量的例题演示了如何利用这些工具来求解一些看起来非常复杂的多项式问题,比如求解多项式的高次幂的系数和,或者利用多项式的根的对称性来简化计算。这些内容,对于提升我的解题能力起到了至关重要的作用。

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对于多项式部分,我的感受同样深刻。高中阶段的多项式,我们接触过因式分解、根与系数的关系,以及一些简单的性质。但到了竞赛层面,诸如多项式的求值、整除性、根的分布、特殊多项式(如对称多项式、牛顿求幂和公式)等,都成为了考察的重点。这本书在多项式这块的内容组织上,非常有条理。它不仅详细讲解了这些核心概念,还特别强调了它们之间的联系。比如,它通过大量的例题演示了如何运用韦达定理(根与系数的关系)来解决各种涉及多项式系数和根的问题,包括但不限于求解方程的特定组合根、判断根的性质等。让我印象特别深刻的是关于多项式整除性的部分,作者不仅介绍了余数定理和因子定理,还深入探讨了如何利用高斯引理等工具来判断多项式在有理数域或整数域上的可约性。这部分内容,我之前接触到的材料往往只停留在理论层面,而这本书则提供了非常实用的解题技巧和套路。尤其是它对一些经典问题的解析,比如求解高次方程的特殊根、判断多项式的对称性等,都给出了非常详尽的步骤和思考过程,让我在面对类似问题时,不再感到无从下手。

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阅读这本书的过程中,我最大的感受就是“豁然开朗”。以前在学习复数和多项式时,总觉得有些概念是孤立的,知识点之间缺乏有效的连接。但这本书通过大量的实例和详细的推导,将这些知识点有机地串联起来。例如,在讲解多项式的根的分布时,它不仅提到了韦达定理和判别式,还巧妙地引入了复数域上的几何解释,比如利用复数平面的点到直线的距离公式来刻画根的分布范围,甚至是将一些高次方程的根的分布问题转化为复数几何图形的性质问题来求解。这种跨越式的学习方式,极大地拓展了我的解题思路。我曾经遇到过一道题目,要求证明一个关于复数多项式方程根的性质,当时我尝试了多种方法都未能成功。后来,在书中找到了类似的问题,通过作者的引导,我才意识到可以将复数方程转化为一个关于其模长或辐角的不等式组,然后结合复数几何变换的知识来求解。这种“化抽象为具体”、“化代数为几何”的思想,是这本书给我最宝贵的财富。

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这本书的出现,简直是我高中数学备赛生涯里的一道曙光。一直以来,复数和多项式这两个板块,虽然在基础知识上不算晦涩,但到了竞赛的深度,却总感觉自己掌握得不够扎实,容易在一些细微之处犯错,或者说,无法快速地从题目的表面信息挖掘出其内在的复数或多项式结构。当我拿到这本《复数与多项式-高中数学竞赛专题讲座》时,我首先被它清晰的章节划分和循序渐进的讲解方式所吸引。作者并没有一开始就抛出那些令人生畏的复杂定理或结论,而是从最基础的复数概念——复平面的几何意义、复数的代数运算——出发,一步步引导读者去理解复数在几何变换中的应用,比如旋转、伸缩、平移等。这部分内容,我之前看过的其他资料,要么过于简略,要么过于理论化,很难将其与具体的几何图形联系起来。但这本书里,作者用了很多生动的例子,比如将复数乘法看作是绕原点旋转和伸缩,将复数加法看作是向量的平移,这些直观的描述让我豁然开朗。更重要的是,它不仅仅是停留在理解层面,更是强调了如何将这些几何直观运用到解题中。例如,在解决涉及圆、直线、对称性等问题的几何问题时,将它们转化为复数方程,往往能化繁为简。

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坦白说,在购买这本书之前,我对于它是否能真正提升我的数学竞赛水平是持有一些疑问的。毕竟市面上的数学辅导书良莠不齐。但是,当我翻开这本书的第一页,我就被它严谨的逻辑和深刻的见解所吸引。书中的内容不仅仅是简单的知识堆砌,而是充满了作者对于数学问题的独到见解和思考。例如,在讲解复数作为旋转和伸缩的工具时,作者没有仅仅停留在理论层面,而是深入探讨了如何利用复数来解决复平面上的点坐标变换、角度计算以及图形的识别等问题。同样,在多项式部分,作者对于多项式根的分布和性质的分析,也给我留下了深刻的印象。他不仅仅是介绍了韦达定理,还深入讲解了如何利用复数在复平面上的几何意义来分析多项式方程的根的性质,比如复数根的共轭性如何体现在多项式系数的对称性上,以及如何利用一些特殊的复数(如单位根)来简化多项式的求解。

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这本书的语言风格也非常值得称赞。作者的表述清晰、准确,而且通俗易懂,即使是对于一些非常抽象的概念,也能用形象的比喻或者具体的例子来解释清楚。我特别喜欢作者在讲解一些比较难的定理或者结论时,会先从一个具体的简单例子入手,让读者先理解这个例子的特殊情况,然后再逐步推广到一般情况。这种“由浅入深”的教学方法,让我在学习过程中不会感到压力过大,能够有效地吸收和理解知识。此外,书中还穿插了一些关于数学史的小故事或者一些有趣的数学结论,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我对复数和多项式这两个数学分支的产生有了更深的理解和认识。在我看来,一本好的数学竞赛辅导书,不仅要传授解题技巧,更要培养学生对数学本身的兴趣和热爱,而这本书在这方面做得非常出色。

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对于我这样一个曾经在数学竞赛的道路上摸索了很久的初学者来说,这本书的重要性不言而喻。它就像一盏明灯,照亮了我前行的方向。在接触这本书之前,我对于复数和多项式的理解,仅仅停留在教科书的层面,对于如何将其应用于竞赛级别的难题,我感到力不从心。而这本书,从最基础的复数几何意义,如复数的加减乘除在复平面上的几何意义,到复数方程与几何图形的对应关系,再到多项式的各种性质,如根的分布、对称性、整除性等等,都进行了系统而深入的讲解。作者不仅仅是提供了大量的公式和定理,更重要的是,他教会了我如何去思考,如何去运用这些工具解决问题。例如,在处理一些涉及复数和多项式的混合题目时,作者提供的思路是将多项式的根放在复平面上进行几何分析,或者将复数运算转化为多项式的系数变换,这些方法都极大地拓宽了我的解题视野。

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这本书最让我惊喜的一点,是它在将复数与多项式结合起来考察的专题上的深入剖析。很多时候,我们会遇到一些题目,它们同时涉及复数和多项式的性质。比如,一个复系数多项式的根的分布问题,或者一个多项式方程,它的根恰好构成一个特定的复数几何图形。在这些交叉领域,这本书的讲解就显得尤为重要。它清晰地梳理了复数与多项式之间的内在联系,例如,复数根的共轭性如何影响多项式的系数,以及如何利用复数方程的性质来研究多项式的根。我记得有一章专门讲“代数基本定理的应用”,里面详细阐述了代数基本定理如何保证了复系数n次多项式恰好有n个复数根(计重数),并且详细讲解了如何通过复数的几何意义来理解多项式方程的根在复平面上的分布特征。这部分内容,如果仅仅依靠课本知识,很难达到竞赛所需的深度,而这本书正好填补了这个空白,它提供的解题思路和方法,非常有启发性。

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写得不错,介绍了不少有用和有趣的复数与多项式相关结论

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