Discovering Number Theory

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出版者:W.H. Freeman & Company
作者:Jeffrey J. Holt
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:2000-07
价格:0
装帧:Hardcover
isbn号码:9780716739098
丛书系列:
图书标签:
  • 数论
  • 初等数论
  • 数学
  • 高等数学
  • 数学普及
  • 离散数学
  • 算法
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  • 理论数论
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具体描述

探索代数结构与离散数学的奥秘:一本深入浅出的现代代数导论 书名: Exploring Algebraic Structures and Discrete Mathematics: A Modern Introduction 作者: [虚构作者姓名,例如:Dr. Eleanor Vance & Professor Alistair Finch] --- 内容简介 本书旨在为对数学基础、结构化思维以及计算科学前沿感兴趣的读者提供一个全面、深入且富有启发性的导论。它不仅仅是一本代数教材,更是一次对现代数学核心概念的系统性探索,重点关注抽象代数(群论、环论、域论)与离散数学(图论、组合学、逻辑)的交汇与互补。我们相信,理解这些底层结构是掌握现代密码学、计算机科学算法设计乃至理论物理学的关键。 全书共分为四个主要部分,每一部分都建立在前一部分的基础上,旨在引导读者从直观的集合论概念逐步过渡到严谨的抽象结构。 --- 第一部分:基础与结构——从集合到运算 本部分为后续深入研究奠定坚实的集合论基础,并引入代数结构的最基本构件——运算。 第一章:预备知识与逻辑基石 本章回顾了严格的集合论定义、函数(映射)的性质,以及数学证明的方法论,包括直接证明、反证法、数学归纳法和构造性证明。重点强调了如何精确地定义和论证一个数学对象的存在性与唯一性。 第二章:二元运算与代数系统 介绍二元运算的封闭性、结合律和交换律。定义了半群、幺半群等初步代数系统。着重分析了如何通过构造性例子来理解运算的局限性。 第三章:群论的初探:对称性的语言 这是本书的核心起点之一。我们详尽地介绍了群的四大公理,并立即引入了重要的实例:整数加法群、非零有理数乘法群、矩阵群(如一般线性群 $GL(n, mathbb{R})$)以及对称群 $S_n$。详细探讨了子群、陪集(拉格朗日定理的直观引入)和循环群的性质。 --- 第二部分:群论的深度解析与应用 在奠定了群论的基础后,本部分将群论的理论推向深入,并开始展示其在离散结构中的应用。 第四章:同态、同构与分类 深入探讨群同态(保持运算的映射)和群同构的概念。通过第一同构定理(Isomorphism Theorems)的详细推导和应用,展示了如何对不同表象的群进行本质上的分类和识别。讨论了正规子群(Normal Subgroups)在构造商群(Factor Groups)中的核心作用,这是理解结构分解的关键。 第五章:有限群的结构与计数 重点关注有限群的性质。运用Sylow定理(仅介绍其核心结论与应用,避免过于繁复的初等证明,但会给出关键的构造性论证)来分析有限群的内部结构,特别是 $p$-群。本章结合组合计数法,解决了一些实际的计数问题,例如使用Burnside’s Lemma来计算具有特定对称性的对象数量。 第六章:离散结构中的群作用 将群论的力量投射到集合上。详细分析群作用的轨道(Orbits)和稳定子(Stabilizers)。通过轨道-稳定子定理,将抽象的群操作与具体的集合排列问题联系起来,为后续的图同构和编码理论打下基础。 --- 第三部分:环、域与数论的桥梁 本部分将研究拓展到包含两种运算(加法和乘法)的代数系统,这是深入理解数论和现代代数几何的必经之路。 第七章:环论的基础:双运算系统 定义环(Ring)的公理,区分交换环与非交换环。分析了零因子、单位元和可逆元。重点研究了理想(Ideals)的概念及其作为正规子群在加法结构中的对应物。详细讨论了主理想整环(PID)和唯一因子化整环(UFD)的性质。 第八章:域论:代数的完美之地 定义域(Field)作为特殊的环。讨论了多项式环 $F[x]$ 及其性质。重点研究了有限域(Galois Fields)的构造及其在编码理论(如BCH码、Reed-Solomon码)中的基础应用。 第九章:数论概念的代数视角 本章将环论的工具应用于数论。通过欧几里得整环(如 $mathbb{Z}$ 和高斯整数环 $mathbb{Z}[i]$)来重访最大公约数、欧几里得算法和唯一因子化。探讨了模算术(Modular Arithmetic)在环结构中的正式表达。 --- 第四部分:离散数学的核心工具 本部分转向处理离散、有限对象的研究,这些工具直接服务于算法设计与信息论。 第十章:图论:连接与网络 系统地引入图(Graph)的定义、子图、路径、连通性和循环。深入研究特殊类型的图,如二分图、平面图和完全图。关键内容包括欧拉路径与哈密顿路径、图着色问题,以及利用矩阵(邻接矩阵和关联矩阵)分析图的代数性质。 第十一章:组合学与生成函数 聚焦于计数问题的高级技巧。详细讲解了容斥原理(Inclusion-Exclusion Principle)的严谨应用。引入生成函数(Generating Functions)作为求解递推关系和处理复杂组合问题的强大工具,并展示其在概率论中的基础地位。 第十二章:布尔代数与逻辑 将抽象代数与计算的逻辑基础联系起来。定义布尔代数(作为格论的一个特例),并将其应用于电路设计和命题逻辑的简化(如Karnaugh Maps的应用原理)。 --- 目标读者与学习体验 本书面向具备微积分和线性代数基础的本科生、研究生,以及希望系统性地夯实离散数学与代数基础的软件工程师和理论研究人员。 强调构造性: 每一核心定义后都附带多样的实例和反例,确保读者对概念的直观把握。 计算与理论的平衡: 理论推导严谨而清晰,同时穿插了大量与密码学(RSA算法的代数背景)、网络流、排序算法等相关的计算应用案例。 练习驱动: 每章末尾均提供不同难度层次的习题,从基础验证到开放式研究问题,以深化对结构本质的理解。 通过对群、环、域的精细剖析,以及对图、组合的系统考察,读者将不仅学会“如何计算”,更重要的是理解“为什么它们以这种方式工作”,从而为未来的数学和计算研究打下不可动摇的理论基石。

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读后感

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用户评价

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说实话,当我拿到《Discovering Number Theory》这本书的时候,我并没有抱太大的期望,毕竟数论这个话题听起来就有点“硬核”。我之前接触过一些数学书籍,很多都让我觉得像是在啃一本天书,充满了晦涩的符号和复杂的证明,看得我头晕眼花。然而,这本书却给了我一个巨大的惊喜。作者的语言风格非常亲切,一点也不像是在讲课,更像是和一位学识渊博的朋友在聊天。他善于用生活中常见的例子来解释抽象的数学概念,比如在讲解同余理论的时候,他用了时钟的指针来比喻,一下子就让那些模运算变得容易理解了。我之前对模运算一直是个模糊的概念,现在我终于明白它在实际生活中的应用,比如计算星期几。而且,这本书的讲解逻辑非常清晰,循序渐进,不会让你觉得一下子被抛进了深水区。他会先从最基础的概念讲起,然后慢慢地引入更复杂的定理和证明。每一个定理的出现,都不是凭空出现的,而是有其发展的脉络和逻辑。我尤其喜欢书中对一些著名猜想的介绍,比如黎曼猜想,作者没有直接给出一个高深的定义,而是通过讲述这个猜想的历史背景和它对数学研究的重要性,让我对它产生了浓厚的兴趣。他还提供了一些简单的例子,展示了即使是简单的数,在涉及到这些猜想时,也会展现出惊人的复杂性。这本书的习题部分也做得非常棒,它们不是那种单纯的计算题,而是更多地鼓励你去思考,去探索。我常常会在做完一道习题后,对着答案研究半天,发现原来还可以用这么巧妙的方法来解决。这种学习方式让我觉得很充实,也很有成就感。

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我必须承认,《Discovering Number Theory》这本书彻底改变了我对数论的看法。在此之前,我对数论的印象就是一堆冷冰冰的数字和复杂的公式,感觉离我的生活很遥远。但是,这本书的作者用一种非常生动有趣的方式,将数论的魅力展现了出来。他没有一开始就堆砌那些让人望而生畏的定理,而是从一些非常基础的问题入手,比如“如何判断一个数是素数?”、“哥德巴赫猜想到底是怎么回事?”。通过这些问题,他巧妙地引导读者进入数论的世界。我特别喜欢书中关于“中国剩余定理”的讲解,作者用了一个非常形象的比喻,解释了如何解决一个同时满足多个条件的模方程,这个比喻让我茅塞顿开,一下子就理解了这个定理的核心思想。而且,这本书的数学语言非常严谨,但又不失可读性。每一个证明都写得非常详细,逻辑清晰,即使是我这种数学基础不算非常扎实的人,也能跟着作者的思路一步步地理解。最让我惊喜的是,书中还穿插了一些关于数论在密码学、计算机科学等领域的应用介绍,这让我看到了数论的实用价值,不再觉得它只是一个纯粹的理论学科。我甚至开始思考,未来的一些新兴技术,是不是也离不开数论的支撑。这本书的习题设计也很有特色,很多题目都非常有挑战性,需要读者动脑筋去思考,去探索。我经常会在做题的过程中,发现一些我之前没有想到的思路,这种探索的过程让我感到非常快乐。

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说实话,我拿到《Discovering Number Theory》这本书的时候,并没有抱太大的期望。毕竟,数论这个话题,听起来就带着一股“高冷”的气质,我之前也尝试过一些相关的书籍,但都因为过于晦涩而半途而废。然而,《Discovering Number Theory》这本书,却给了我一个巨大的惊喜。作者的叙述方式堪称一绝,他就像是一位耐心而又风趣的老师,用最通俗易懂的语言,将那些复杂的数论概念娓娓道来。我印象最深刻的是,他讲解“模运算”的时候,并没有直接给出数学公式,而是用生活中非常常见的“时钟”来打比方,一下子就让我明白了它的核心思想。而且,书中还穿插了大量的历史故事和数学趣闻,比如费马大定理的由来,或者一些著名数学家在数论领域的研究历程,这些都让整个阅读过程变得非常有趣,也让我对数论这门学科产生了浓厚的兴趣。我之前一直觉得数论离我的生活很遥远,但这本书通过介绍数论在密码学、编码理论等领域的应用,让我看到了它的实际价值,也让我对它的重要性有了更深刻的认识。书中的习题设计也很有特色,它们不是那种死板的计算题,而是更侧重于引导读者去思考、去探索。我经常会在做一道习题的时候,发现一些新的解题思路,这种探索的过程让我感到非常充实,也很有成就感。

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在我看来,一本好的数学科普读物,最重要的就是能够激起读者的好奇心,并且能够将抽象的概念具体化,《Discovering Number Theory》恰恰做到了这一点。这本书的作者,他有着将复杂问题简单化的超凡能力。在阅读这本书之前,我对数论的印象就是一个个冰冷、干燥的公式,总觉得它与日常生活相去甚远。但这本书的出现,彻底改变了我的看法。作者以一种非常接地气的方式,从一些大家都能理解的数学现象入手,比如“两个数相乘,结果是什么样的规律?”、“为什么有些数字容易被其他数字整除?”等等,循序渐进地引导读者进入数论的殿堂。我特别喜欢书中对“整数环”的讲解,作者没有直接给出定义,而是通过一些数的大小比较和性质分析,让我自然而然地理解了整数环的概念。他还会时不时地穿插一些数学史上的小故事,比如关于欧几里得几何的起源,或者关于某些数学猜想的由来,这让整个阅读过程充满了趣味性,也让我对数学家们的智慧和毅力有了更深的敬意。书中对习题的设计也相当巧妙,它们并非是简单的计算题,而是更侧重于引导读者去思考、去探索。我记得有一道关于“完美数”的题目,我尝试了很多种方法,最终在书中的提示下,我才恍然大悟。这种“解谜”的过程,让我体验到了数学的乐趣,也让我对自己的数学能力有了新的认识。

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这本书简直是我近期阅读体验中的一匹黑马,完全出乎我的意料。我本来是抱着一种“试试看”的心态翻开它的,因为我对数论的了解仅限于一些基础概念,甚至可以说是一知半解。但《Discovering Number Theory》以一种极其吸引人的方式,将那些看似抽象、枯燥的数学概念变得鲜活起来。作者的叙述方式不是那种冰冷的公式堆砌,而是充满了探索的乐趣。他会引导你一步步地去思考,去发现,而不是直接抛给你结论。我记得有一章讲到素数的分布,我以前总是觉得素数就像是随机散落在数轴上的孤岛,很难捉摸。但这本书通过一些巧妙的例子和类比,让我看到了素数背后隐藏的某种规律,虽然依然复杂,但不再是混沌一片。他引入了一些历史故事,比如高斯是如何在年轻时就对数论产生了浓厚兴趣,这让整个学习过程充满了人文色彩,也让我更加理解了数学家们的智慧和坚持。更重要的是,这本书并非只停留在理论层面,它还穿插了许多有趣的习题,这些习题的设计非常巧妙,既能巩固所学知识,又能激发进一步的思考。我花了很长时间去琢磨一道关于费马大定理的习题,虽然最终没有完全独立解决,但在这个过程中,我体验到了数学推理的严谨和美妙。这本书的排版也相当舒适,图文并茂,阅读起来丝毫不会感到疲惫。我甚至会时不时地停下来,对着书中的某个定理或者证明,回味一下它的逻辑链条,那种豁然开朗的感觉,是其他很多书籍难以给予的。它让我重新认识了数论,也重新认识了我自己对数学的潜力。

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一直以来,我对数论都有一种莫名的敬畏感,总觉得它是一个充满神秘和高度抽象的领域,是数学家们才能触及的“高地”。但《Discovering Number Theory》这本书,就像是一把钥匙,为我打开了通往这个领域的大门,而且是那种非常轻松惬意的体验。作者的文笔真的太出色了,他能够用极其浅显易懂的语言,去解释那些深奥的数学概念。我记得他讲解“欧拉定理”的时候,并没有直接给出公式,而是先讲述了欧拉这个人,他的生平,以及他对数论的贡献,然后才慢慢地引入定理,并且用一个我从未想过的角度去解释它的含义。这个过程让我感觉自己不是在学习一个冰冷的数学定理,而是在听一个引人入胜的故事。书中还穿插了很多历史上的数学事件和人物故事,这让我对数论的发展脉络有了更深刻的认识,也理解了为什么某些定理会以某个数学家的名字命名。例如,他对丢番图方程的介绍,不仅仅是给出了一些方程,更重要的是讲述了这些方程在数学史上的地位,以及它们是如何激发后人不断探索的。我非常喜欢书中对习题的设计,它们不像是一些枯燥的练习,而是更像是一些小小的谜题,需要你去运用书中学到的知识去破解。我花了好几个小时去研究一道关于“完全数”的题目,虽然最后没有完全自己独立解答,但在这个过程中,我感受到了数学推理的乐趣,以及知识在不断碰撞中产生的火花。这本书真的让我觉得,数论并非遥不可及,而是充满智慧和趣味的。

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初次拿到《Discovering Number Theory》这本书时,我带着一丝忐忑,毕竟我以往对数论的印象就是“高深莫测”。然而,翻开书页的那一刻,我的顾虑便烟消云散了。作者以一种令人惊叹的叙事能力,将原本可能枯燥乏味的数论概念,描绘得生动形象,如同在品味一篇精彩的文章。他并没有上来就抛出一大堆公式和定义,而是先从一些引人入胜的数学趣闻和历史故事切入,比如费马大定理背后的故事,或者一些古老的数论难题,这些都瞬间抓住了我的注意力。在我看来,这本数论书最成功的之处在于它的“发现式”教学。作者并非直接给出答案,而是引导读者自己去思考,去探索,去“发现”规律。例如,在讲解“同余”概念时,他并没有直接给出模运算的定义,而是通过一个关于“生日”的巧妙类比,让我领悟到了同余的核心思想。这种循序渐进的方式,让我能够真正地理解每一个概念的来龙去脉。书中对每一个定理的阐述都极其详尽,每一个证明步骤都清晰可见,即使是一些复杂的证明,在作者的细致讲解下,也变得易于理解。我特别欣赏书中对“二次互反律”的介绍,作者通过引入一些几何直观的解释,以及大量的例子,让我对这个看似抽象的定理有了深刻的认识。此外,书中还包含了不少富有挑战性的习题,这些习题的设计不仅巩固了所学知识,更激发了我进一步思考和探索的欲望。我记得有一道关于“平方剩余”的习题,我尝试了多种方法,最终在反复推导和比对中找到了答案,那种克服困难的成就感是难以言喻的。

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我之前对数论的认识,基本上停留在“能被整除”这样的基本概念上,感觉它是一个非常“小众”且“实用性不强”的学科。但是,《Discovering Number Theory》这本书,完完全全地刷新了我的认知。这本书的作者,他就像是一位经验丰富的向导,带领我在数论的奇妙世界里进行一场精彩的探险。他没有使用那些令人生畏的数学术语,而是用一种非常平易近人的语言,去阐述那些复杂的理论。我记得有一章讲到了“同余式”,我之前一直对这个概念感到模糊,不知道它到底有什么用。但这本书用了一个非常巧妙的例子,讲解了如何用同余式来解决一些关于日期计算和周期性问题,让我一下子就理解了它的实际意义。而且,书中的例子非常丰富,涵盖了从最基础的素数分布,到一些更高级的数论函数,几乎涵盖了数论的方方面面。我特别喜欢书中对“模运算”的讲解,作者用了很多生动形象的比喻,比如时钟的指针,让我一下子就明白了模运算的本质。这本书最让我感到兴奋的是,它不仅仅是停留在理论层面,还深入探讨了数论在现代科技中的应用,比如在密码学和编码理论中的重要作用。这让我意识到,数论并非只是数学家的“玩具”,而是支撑我们现代生活的重要基石。书中的习题设计也很有特色,它们不像是一些机械的练习题,而是更侧重于引导你去思考,去发现。我经常会在做完一道习题后,感觉自己对某个概念有了更深的理解。

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当我在书架上看到《Discovering Number Theory》这本书时,我的第一反应是:“这又是一本硬核的数学书吧?”我对数论的了解,仅仅停留在一些基础概念,比如素数、因子之类。然而,这本书以一种极其出人意料的方式,颠覆了我对数论的刻板印象。作者的文字充满了一种探索的乐趣,他不是直接告诉你答案,而是引导你一步步地去思考,去发现。我记得他讲到“同余”的概念时,用了一个非常巧妙的比喻,让我们能够直观地理解模运算的含义,这比我之前在其他书中看到的任何解释都要清晰。书中对于每一个定理的推导过程都非常详尽,而且逻辑严谨,让我能够清晰地追踪到每一个步骤。我特别欣赏他对于“二次互反律”的讲解,不仅仅是给出公式,更是通过各种例子和直观的解释,让我深刻理解了它的内涵。更让我惊喜的是,这本书还穿插了许多关于数论在实际应用中的例子,比如它在现代密码学中的重要作用,这让我意识到数论并非只是纯粹的理论,而是支撑我们现代社会运转的重要基石。我甚至开始对数论产生了浓厚的兴趣,并开始主动去了解更多相关的知识。书中的习题也设计得非常有启发性,它们鼓励你去思考,去探索,而不是简单地套用公式。我花了不少时间去解决一道关于“中国剩余定理”的习题,虽然过程有些曲折,但最终的豁然开朗让我体验到了数学推理的魅力。

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我一直以为数论是一个相当“高冷”的学科,充满了各种抽象的概念和复杂的公式,对于我这样的普通读者来说,可能有些遥不可及。但《Discovering Number Theory》这本书,彻底打破了我的这种认知。作者以一种极其引人入胜的叙事风格,将数论的奥秘展现得淋漓尽致。他没有上来就抛出一堆枯燥的定义,而是从一些有趣的数学问题入手,比如“为什么有些数是质数?”、“如何判断一个数是否能被另一个数整除?”等等,这些问题瞬间就吸引了我的注意力。我尤其喜欢书中对“模运算”的讲解,作者用了一个非常生动的比喻,让我们能够轻松地理解这个概念,这比我之前在其他书中看到的任何解释都要清晰易懂。而且,书中还穿插了许多关于数学史的故事,比如某个数学家是如何发现某个定理的,这些故事让整个阅读过程充满了趣味性,也让我对数论的发展脉络有了更深刻的认识。我之前一直觉得数论离我的生活很遥远,但这本书通过介绍数论在密码学、编码理论等领域的应用,让我看到了它的实际价值,也让我对它的重要性有了更深刻的认识。书中的习题也设计得非常有启发性,它们鼓励你去思考、去探索,而不是简单地套用公式。我花了不少时间去解决一道关于“费马小定理”的习题,虽然过程有些曲折,但最终的豁然开朗让我体验到了数学推理的魅力。

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