Number Theory in Science and Communication

Number Theory in Science and Communication pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Springer-Verlag Berlin Heidelberg
作者:Schroeder, Manfred
出品人:
页数:431
译者:
出版时间:2009
价格:765.00 元
装帧:Hardcover
isbn号码:9783540852971
丛书系列:
图书标签:
  • 数论
  • 科学
  • 通信
  • 数学
  • 密码学
  • 信息论
  • 编码理论
  • 计算机科学
  • 应用数学
  • 离散数学
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具体描述

"Number Theory in Science and Communication" is a well-known introduction for non-mathematicians to this fascinating and useful branch of applied mathematics . It stresses intuitive understanding rather than abstract theory and highlights important concepts such as continued fractions, the golden ratio, quadratic residues and Chinese remainders, trapdoor functions, pseudoprimes and primitive elements. Their applications to problems in the real world are one of the main themes of the book. This revised fifth edition is augmented by recent advances in coding theory, permutations and derangements and a chapter in quantum cryptography.

From reviews of earlier editions –

"I continue to find [Schroeder’s] Number Theory a goldmine of valuable information. It is a marvellous book, in touch with the most recent applications of number theory and written with great clarity and humor.’ Philip Morrison (Scientific American)

"A light-hearted and readable volume with a wide range of applications to which the author has been a productive contributor – useful mathematics outside the formalities of theorem and proof." Martin Gardner

《数学的奇妙之旅:从古老文明到现代科学的脉络》 这是一本旨在带领读者踏上一段跨越时空、探索数学核心思想的旅程的书籍。它并非专注于某个特定数学分支的深度挖掘,而是力图揭示数学概念如何在不同的文化、历史时期以及科学领域中生根发芽、演变发展,并最终成为理解和塑造我们世界的基石。 本书的开篇,我们将回到人类文明的黎明。从古埃及人对面积和体积的初步丈量,到古巴比伦人用于交易和天文观测的记数系统,再到古希腊人对几何学的严谨推理和公理化体系的建立,数学最初的面貌便得以展现。我们将追溯毕达哥拉斯学派对数字神秘性的迷恋,感受欧几里得《几何原本》如何奠定逻辑推理的典范,以及阿基米德如何在实践中运用数学解决工程难题。这些早期智慧的火花,虽然朴实,却蕴含着至今仍能引发我们共鸣的深刻洞察。 随着历史的车轮滚滚向前,数学的概念也开始在东方文明中绽放出独特的光彩。我们将目光投向古印度,那里涌现出了伟大的数学家,他们发展了十进制计数系统,引入了“零”的概念,这项革命性的创造极大地简化了计算,并为后来的代数发展奠定了基础。恒河三角学、代数方程的求解,这些成就与西方几何学的辉煌交相辉映,共同丰富了人类数学的宝库。同时,我们也会探讨中国古代数学的独特贡献,如《九章算术》中对算术和代数问题的系统性阐述,以及中国剩余定理的巧妙应用。这些不同文明的数学遗产,并非孤立存在,而是相互影响、彼此启发,共同推动着人类对数量、空间和结构的认识。 本书的第二部分将重点关注数学思想的“抽象化”和“普遍化”进程。在中世纪晚期到文艺复兴时期,欧洲数学在阿拉伯数学的传承和发展基础上,迎来了新的曙光。代数符号的系统化、负数的引入、方程求解方法的突破,都标志着数学工具的日益强大。我们将深入探讨卡尔达诺、塔尔塔利亚等数学家在三次、四次方程求解上的争论与成就。随后,笛卡尔的解析几何横空出世,将代数与几何巧妙地融合,为理解高维空间和曲线运动提供了全新的视角。这标志着数学从描述具体现象走向更加抽象和普遍的规律探索。 微积分的发明无疑是数学史上的一个里程碑。牛顿和莱布尼茨独立发展的微积分,为我们描述变化、研究运动提供了强大的分析工具。本书将以生动的语言,解释导数和积分的核心思想,并探讨它们在物理学(如力学、天文学)中的早期应用,揭示数学如何从描述静态世界走向理解动态变化。我们将看到,微积分不仅是解决数学问题的利器,更是支撑近代科学革命的重要理论基石。 进入18世纪和19世纪,数学的边界被极大地拓展。我们将会探讨欧拉这位“数学的亚历山大”,他在数论、微积分、图论等众多领域留下了不朽的贡献,他的公式简洁而深刻,至今仍被广泛传颂。同时,我们也将介绍高斯,这位“数学王子”,他在数论、代数、几何、概率论等领域都取得了卓越的成就,他的工作对后世产生了深远影响。这一时期,数学的严谨性得到了前所未有的重视,柯西、魏尔斯特拉斯等数学家对极限、连续性等概念进行了严格的定义,为现代数学奠定了坚实的基础。 本书的第三部分将聚焦于数学与各个科学领域的深度交融。我们将看到,概率论和统计学如何从游戏和风险评估中孕育而出,并最终成为理解不确定性、分析海量数据不可或缺的工具。无论是天气预报、金融建模,还是基因测序,概率统计的思维方式无处不在。 我们还将探讨离散数学的重要性,它在计算机科学、信息论、密码学等现代技术领域扮演着核心角色。图论、组合学、逻辑等离散数学的分支,为我们分析网络结构、设计算法、保护信息安全提供了坚实的理论支撑。本书将以通俗易懂的方式,介绍这些概念如何在计算机的二进制世界中发挥作用。 此外,本书还会简要介绍群论、拓扑学等抽象数学分支如何悄然渗透到物理学、化学甚至生物学等领域。对称性的数学语言——群论,在量子力学和晶体学中发挥着关键作用;拓扑学对“连续变形”的研究,则在理解物质的宏观性质和宇宙的结构方面展现出独特的潜力。这些看似高度抽象的数学概念,实际上是理解自然界基本规律的重要钥匙。 本书并非一本教科书,不追求公式的推导和习题的解答。它更像是一位经验丰富的向导,带领读者在浩瀚的数学星空中漫步,感受不同思想的光芒,领略不同分支的魅力。我们希望通过这样的叙述,让读者认识到数学并非冰冷枯燥的符号游戏,而是人类智慧的结晶,是理解世界、解决问题的强大工具,也是一门充满美感和创造力的艺术。 在阅读过程中,读者可能会发现,许多看似陌生的数学概念,其实早已融入了我们日常生活的方方面面,从手机的信号传输到医学影像的分析,从交通网络的优化到金融市场的波动,背后都离不开数学的支撑。本书的目的,正是要揭示这些“看不见”的数学脉络,增进读者对数学的理解和兴趣,激发对科学探索的好奇心。 我们相信,即使没有深厚的数学背景,只要怀揣着一颗探索之心,都能在这本书中找到属于自己的乐趣和启发。数学的奇妙之旅,永无止境,而本书,只是为您开启这扇大门的一把钥匙。它将帮助您看到,数学不仅仅是数字和公式,更是连接古老智慧与现代文明、揭示宇宙奥秘、塑造未来世界的强大力量。

作者简介

Manfred Schroeder:Universität Göttingen Inst Physik III,Germany

目录信息

Front Matter
Pages I-XXIV
A Few Fundamentals
Front Matter
Pages 1-1
Introduction
Manfred Schroeder
Pages 3-20
The Natural Numbers
Manfred Schroeder
Pages 21-29
Primes
Manfred Schroeder
Pages 31-43
The Prime Distribution
Manfred Schroeder
Pages 45-69
Some Simple Applications
Front Matter
Pages 71-71
Fractions: Continued, Egyptian and Farey
Manfred Schroeder
Pages 73-107
Congruences and the Like
Front Matter
Pages 109-109
Linear Congruences
Manfred Schroeder
Pages 111-117
Diophantine Equations
Manfred Schroeder
Pages 119-137
The Theorems of Fermat Wilson and Euler
Manfred Schroeder
Pages 139-145
Permutations Cycles and Derangements
Manfred Schroeder
Pages 147-158
Cryptography and Divisors
Front Matter
Pages 159-159
Euler Trap Doors and Public-Key Encryption
Manfred Schroeder
Pages 161-170
The Divisor Functions
Manfred Schroeder
Pages 171-177
The Prime Divisor Functions
Manfred Schroeder
Pages 179-191
Certified Signatures
Manfred Schroeder
Pages 193-194
Primitive Roots
Manfred Schroeder
Pages 195-211
Knapsack Encryption
Manfred Schroeder
Pages 213-216
Residues and Diffraction
Front Matter
Pages 217-217
Quadratic Residues
Manfred Schroeder
Pages 219-232
Chinese and Other Fast Algorithms
Front Matter
Pages 233-233
The Chinese Remainder Theorem and Simultaneous Congruences
Manfred Schroeder
Pages 235-243
Fast Transformation and Kronecker Products
Manfred Schroeder
Pages 245-249
Quadratic Congruences
Manfred Schroeder
Pages 251-252
Pseudoprimes, Möbius Transform, and Partitions
Front Matter
Pages 253-253
Pseudoprimes Poker and Remote Coin Tossing
Manfred Schroeder
Pages 255-266
The Möbius Function and the Möbius Transform
Manfred Schroeder
Pages 267-274
Generating Functions and Partitions
Manfred Schroeder
Pages 275-282
From Error Correcting Codes to Covering Sets
Manfred Schroeder
Pages 283-285
Cyclotomy and Polynomials
Front Matter
Pages 287-287
Cyclotomic Polynomials
Manfred Schroeder
Pages 289-304
Linear Systems and Polynomials
Manfred Schroeder
Pages 305-307
Polynomial Theory
Manfred Schroeder
Pages 309-314
Galois Fields and More Applications
Front Matter
Pages 315-315
Galois Fields
Manfred Schroeder
Pages 317-329
Spectral Properties of Galois Sequences
Manfred Schroeder
Pages 331-345
Random Number Generators
Manfred Schroeder
Pages 347-353
Waveforms and Radiation Patterns
Manfred Schroeder
Pages 355-366
Number Theory Randomness and “Art”
Manfred Schroeder
Pages 367-375
Self-Similarity, Fractals and Art
Front Matter
Pages 377-377
Self-Similarity, Fractals, Deterministic Chaos and a New State of Matter
Manfred Schroeder
Pages 379-403
Back Matter
Pages 405-418
· · · · · · (收起)

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