代数结构与组合数学

代数结构与组合数学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京大学出版社
作者:屈婉玲
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1998-1
价格:21.00元
装帧:
isbn号码:9787301035887
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 离散
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具体描述

探索无尽的数字世界:离散数学导论 导言:数学思维的基石 在现代科学与工程的广袤领域中,有一门学科以其严谨的逻辑和广泛的应用,为我们理解复杂系统和设计高效算法奠定了坚实的基础——离散数学。它研究的是可数的、不连续的量,与连续变化的微积分领域形成鲜明对比。本书《离散数学导论》旨在为读者提供一个全面而深入的入门体验,带领大家跨越纯粹的计算,进入逻辑推理、结构化思维与问题解决的殿堂。 本书的核心目标并非仅仅罗列公式和定理,而是培养读者运用离散的、结构化的思维模式去审视现实世界中的问题。我们将从最基础的逻辑推理开始,逐步构建起集合、关系、函数、图论、组合学等核心概念的知识体系。这些工具不仅是计算机科学的理论基石,也是现代密码学、网络拓扑设计、运筹学乃至生物信息学中不可或缺的语言。 第一部分:逻辑与证明——思维的骨架 任何严谨的数学研究都始于清晰的逻辑表达和可靠的证明方法。本部分将深入探讨命题逻辑与一阶谓词逻辑。 命题逻辑: 我们将详细解析命题的真值、连接词(与、或、非、蕴含、等价)的性质,以及如何构建复杂的逻辑公式。重点关注如何通过真值表分析逻辑等价性,并介绍逻辑推理中的核心谬误。学习如何将日常语言中含糊不清的陈述,精确地转化为具有确定真值的逻辑表达式,是这一阶段的关键技能。 谓词逻辑: 为了描述更丰富的数学对象和它们之间的关系,我们需要引入量词(全称量词 $forall$ 和存在量词 $exists$)。本章将详述如何利用谓词和量词来形式化自然语言描述,例如“所有偶数都可以表示为两个质数的和”这样的复杂陈述。 证明的艺术: 证明是数学的灵魂。我们将系统地介绍主要的证明技术:直接证明、反证法、数学归纳法(无论是弱归纳法还是强归纳法)、构造性证明以及构造性存在性证明。通过大量的范例,读者将掌握如何将一个直观的想法,转化为一步步逻辑严密的论证。尤其会强调数学归纳法在证明涉及自然数序列性质时的核心地位和应用边界。 第二部分:集合、关系与函数——结构的基石 在离散的世界中,对象被组织成集合,对象间通过关系和函数联系起来。这部分是构建更高级结构的基础。 集合论基础: 我们从集合的定义、基本运算(并、交、差、补集)入手,深入探讨集合的幂集概念。随后,我们将迈向集合的基数理论,理解有限集与无限集的区别,并初步接触可数无穷(如自然数集 $mathbb{N}$)和不可数无穷(如实数集 $mathbb{R}$)的概念差异。 关系: 关系是描述集合间联系的方式。我们将分类讨论关系的性质,包括自反性、对称性、反对称性、传递性。重点讲解等价关系及其等价类、划分的概念,以及偏序关系与偏序集(Poset)。偏序集中的极大元、极小元、最大元和最小元的辨析,是理解结构层次的关键。 函数: 函数是关系的一种特殊形式。我们细致分析函数的性质:单射(一对一)、满射(映上)和双射(一一对应)。双射是构造逆运算和建立集合间同构关系的基础。同时,本章会探讨函数的复合运算及其对单射/满射性质的保持或改变。 第三部分:计数与组合学——探究可能性 组合数学是关于“数数”的艺术与科学。它回答了“有多少种方式”可以完成某个任务,是概率论和算法分析的直接前身。 基本计数原理: 介绍乘法原理和加法原理,这是所有计数问题的起点。 排列与组合: 深入探讨不重复排列、重复排列、不重复组合(组合数 $C(n, k)$)和重复组合。我们将详细推导二项式定理,并展示如何使用帕斯卡三角形的性质来解决实际问题。 高级计数技术: 引入鸽巢原理(抽屉原理)及其推广形式,用于证明存在性问题。随后,探讨容斥原理,用于解决集合的并集的计数问题,特别是当直接计数困难时。 递推关系: 递推关系是描述序列的有效工具。我们将学习如何建立一阶和高阶线性齐次递推关系,并掌握使用特征方程法求解这些关系,求解诸如斐波那契数列、汉诺塔问题等经典场景下的精确公式。 第四部分:图论——网络的几何 图论是研究离散对象及其连接方式的强大工具,是现代网络科学、数据结构和运筹学的核心语言。 图的基本概念: 定义图(无向图、有向图)、顶点的度数、邻接矩阵与关联矩阵。深入理解子图、通路、回路、连通分量等基本术语。 特殊类型的图: 研究完全图、二分图、正则图和欧拉图/哈密顿图。我们将详尽分析欧拉路径和回路存在的充要条件,以及哈密顿回路的判定(尽管哈密顿回路问题通常是NP完全的)。 树: 树作为无环连通图的特殊结构,在数据结构中占据核心地位。本章将专注于树的性质(如边数与顶点数的关系),并介绍生成树的概念。重点分析最短路径算法(如Dijkstra算法)的思想,尽管算法实现细节可能在后续的算法分析课程中深入,但图论的视角至关重要。 图的着色: 介绍图的着色问题,特别是图的色数。讨论著名的四色定理的背景与意义,以及如何利用图的结构性质来估计色数。 结语:超越计算的思维训练 《离散数学导论》的旅程结束于对结构化思维的肯定。本书所涵盖的逻辑、集合论、组合学和图论,是现代数学、计算机科学、信息技术乃至许多自然科学领域进行精确建模和有效推理的通用语言。掌握了这些工具,读者将能够以更抽象、更清晰的方式处理复杂问题,为深入学习算法设计、数据结构、网络理论和形式化验证打下坚不可摧的理论基础。本书强调的是“为什么”以及“如何证明”,而非仅仅是“如何计算”。

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读后感

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用户评价

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当我开始深入阅读这本书时,我发现它不仅仅是一本教材,更像是一场精妙的思维体操。作者的叙述方式非常独特,他并没有直接给出枯燥的定义和定理,而是通过一系列精心设计的思考题和例证,引导读者自己去发现和理解其中的规律。这种“启发式”的教学方法,让我感觉自己不再是被动接受知识的学生,而是主动参与到数学探索过程中的一个角色。例如,在讲解群论时,作者并没有直接抛出“封闭性”、“结合律”等概念,而是从一些日常的例子入手,比如镜子的对称性、音乐的节奏变化,然后一步步引导我们抽象出群的定义。这种由具体到抽象的过程,大大降低了理解门槛,也让我对抽象概念有了更直观的认识。书中的数学证明部分也写得极为清晰,每一个推理步骤都经过了严谨的论证,仿佛是在构建一座精致的数学迷宫,而我们就是其中寻找出口的探险家。我特别欣赏作者在解释一些复杂定理时,会穿插一些历史背景和著名数学家的故事,这不仅增加了阅读的趣味性,也让我认识到数学的演进是一个漫长而充满智慧的积累过程。这本书让我对学习数学的信心倍增,我开始享受这种思考和解决问题的过程,甚至在睡前也会回味书中的某些证明。

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我对这本书的排版和设计也相当满意。纸张的质量很好,阅读起来非常舒适,不会有反光的问题。字体大小适中,行距也比较合理,长时间阅读也不会感到疲劳。书中大量的公式和符号都印刷得非常清晰,没有出现模糊不清的情况。我特别喜欢书中在讲解一些重要定理或概念时,会使用不同的颜色或加粗的字体进行强调,这能够帮助我快速抓住重点。另外,书中穿插的插图和图表也非常精美,它们不仅仅是为了美观,更是为了更清晰地阐释数学概念。例如,在讲解图的各种性质时,书中提供了大量不同类型的图示,让我能够更直观地理解抽象的定义。总而言之,这本书在视觉呈现上也做到了极致,它让数学学习过程变得更加愉悦和高效。

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这本书提供了一种非常系统化的学习路径,将代数结构和组合数学这两个看似独立的领域巧妙地结合在一起。作者在过渡章节的处理上非常自然,比如在介绍了群论的基本概念后,会自然地引出一些与组合数学相关的群,例如置换群,然后在此基础上进一步探讨群的性质。这种跨领域的联系,让我对这两个分支有了更全面的认识,也看到了它们之间存在的深刻联系。我尤其欣赏作者在讲解一些复杂证明时,会先进行概念性的梳理,然后才开始严谨的推导,这大大降低了理解的难度。书中还提供了一些非常好的参考书目和进一步阅读的建议,这对于想要深入研究的读者来说非常有帮助。这本书让我意识到,数学的学习是一个不断积累和融会贯通的过程,掌握好基础知识,并尝试将不同领域的知识联系起来,才能获得更深的理解。

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这本书最大的亮点在于它能够激发读者内在的学习动力。作者的写作风格非常具有启发性,他善于提出引人入胜的问题,引导读者去思考和探索。我记得在学习“循环群”时,作者并没有直接给出定义,而是让我思考“一个元素通过重复运算生成的集合”是否具备群的性质,然后一步步引导我发现循环群的特性。这种“自己动手,丰衣足食”的学习方式,让我对数学产生了浓厚的兴趣,并且愿意主动去钻研。书中提供的习题也非常有代表性,它们不仅仅是简单的计算题,更多的是考察对概念的理解和应用能力。我常常花费大量时间去思考一道习题,即使最终没有解出来,在这个过程中我也学到了很多。这本书让我明白,学习数学不仅仅是为了掌握知识,更重要的是培养一种解决问题的能力和批判性思维。它让我认识到,数学的魅力在于它的严谨逻辑和无限可能性。

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这本书在内容安排上,给我一种“循序渐进,厚积薄发”的感觉。它并没有一上来就抛出大量复杂的概念,而是从最基础的集合论和逻辑推理入手,为后续的代数结构和组合数学打下坚实的基础。这种铺垫方式非常重要,因为它能够帮助读者建立起完整的数学知识框架。当我读到关于群论的定义时,我能够很自然地理解为什么需要“封闭性”、“结合律”等条件,因为在前面的章节中,作者已经通过大量的例子和解释,让我认识到了这些性质在构建数学体系中的必要性。在组合数学部分,作者巧妙地将概率论中的一些概念融入其中,比如二项式定理和概率的计算,这让我看到了不同数学分支之间的相互关联和促进。我非常欣赏书中在引入新概念时,都会给出一些实际的应用案例,比如在介绍图的连通性时,就联系到了网络通信的可靠性问题,这让学习过程变得更加生动有趣,也让我对数学的实用性有了更深的体会。

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我必须承认,这本书的难度并非易事。它需要读者具备一定的数学基础和耐心。在某些章节,我确实会遇到一些理解上的瓶颈,需要反复阅读、查阅资料,甚至与朋友讨论才能勉强突破。然而,正是这种挑战性,让我在克服困难后获得的成就感更加强烈。作者似乎也预料到了这一点,在书的最后部分,他提供了一些非常详尽的习题解答和背景知识补充,这对于像我这样的非专业读者来说,简直是雪中送炭。我特别感谢书中对于一些关键概念的反复强调和不同角度的阐释,这使得我对那些难以理解的抽象概念有了更深刻的认识。比如,在学习向量空间时,我一开始对“线性无关”和“基”的概念感到十分困惑,但在阅读了书中关于这个主题的三个不同部分的论述后,我才真正领悟到它们的含义和重要性。这本书让我学会了如何去攻克数学难题,培养了坚持不懈的精神,这不仅体现在数学学习上,也体现在我生活的其他方面。

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这本书在组合数学部分的处理方式也同样令人赞叹。我一直觉得组合数学是一种非常“接地气”的数学分支,它与我们的生活息息相关,从解决排列组合问题到分析概率统计,都能看到它的身影。而这本书恰恰很好地抓住了这一点。作者在引入排列组合的概念时,并没有回避“为什么”的问题,而是通过一些生动的场景,比如彩票抽奖、会议座位安排等,来解释这些公式的由来和意义。我印象深刻的是关于“鸽笼原理”的讲解,作者用了一个非常形象的比喻,将一堆鸽子和有限的鸽笼联系起来,瞬间就明白了其中蕴含的深刻道理。在图论的部分,书中的图例也非常丰富,从简单的图表示到复杂的网络结构,作者都一一进行了剖析。我特别喜欢书中关于图的遍历算法的介绍,它们就像是地图上的导航路线,指引我们高效地找到问题的解决方案。这本书让我对许多看似复杂的问题有了新的视角,我开始尝试用组合数学的思维去分析生活中的一些随机事件,感觉自己变得更加理性,也更能把握事物发展的规律。

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这本书的标题,"代数结构与组合数学",本身就散发着一种严谨而又迷人的学术气息。我拿到它的时候,就被它厚重的纸张和散发出的淡淡油墨香所吸引,仿佛预示着一场智力上的探险即将展开。翻开第一页,我立刻被书中的数学符号和公式所包围,它们如同精密的齿轮,组合成一个宏大的知识体系。我并没有直接开始阅读,而是先浏览了目录,看到那些熟悉的术语——群、环、域、向量空间,还有排列、组合、图论等等,心中涌起一股莫名的亲切感,又夹杂着一丝挑战的兴奋。我知道,这本书将会带领我深入探索数学的内在逻辑,理解那些抽象概念如何构建起我们所见的真实世界。虽然我是一名对数学充满热情但并非专业人士的读者,但我相信这本书的编排一定是循序渐进的,能够引导我一步步掌握那些看似深奥的理论。我期待着它能为我打开一扇通往更广阔数学世界的大门,让我能够欣赏到数学的美丽与力量,甚至在某个不经意的瞬间,能够获得一些灵感,将这些知识应用到我自己的思考和生活之中。这本书的封面设计也相当考究,简洁却不失力量,黑白为主的色调,点缀着一些银色的线条,仿佛象征着数学的严谨与闪光点。总而言之,仅凭第一印象,这本书就已经在我心中占据了一个非常重要的位置。

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在阅读这本书的过程中,我深刻体会到了数学的逻辑美和结构之美。代数结构部分,无论是群、环还是域,它们都遵循着一套严密的公理体系,任何一个结论的得出都离不开前一个步骤的支撑,这使得整个知识体系如同一个坚固的堡垒,不可动摇。作者在阐述这些结构时,非常注重它们之间的联系和区别,比如群是所有代数结构中最基础的,而环和域则是在群的基础上增加了更多的运算和性质。这种层层递进的讲解方式,让我能够清晰地把握住不同代数结构之间的脉络。我尤其喜欢作者在讲解同态和同构时所用的例子,它们仿佛是数学世界的“翻译器”和“变形金刚”,能够将不同的数学对象联系起来,揭示它们背后隐藏的共同本质。这种抽象而又深刻的洞察力,让我对数学产生了全新的认识。我开始尝试自己去构建一些简单的代数结构,并验证它们是否满足相应的公理,这个过程本身就充满了乐趣。这本书让我明白,数学不仅仅是冷冰冰的数字和公式,更是一种对事物本质进行抽象和概括的强大思维工具。

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这本书在理论深度和实践应用之间找到了一个很好的平衡点。它在讲解抽象的代数结构时,力求严谨和完整,但同时又会通过大量的例子来展示这些理论在实际问题中的应用。比如,在讲解向量空间时,作者就联系到了线性方程组的求解和傅里叶分析等实际问题,让我体会到这些抽象概念的强大生命力。在组合数学部分,书中涉及到了许多实际的计数问题、图论应用等,这些都能够直接应用到计算机科学、运筹学等领域。这种理论与实践相结合的学习方式,让我对学习数学的兴趣倍增,也让我看到了数学在解决现实问题中的巨大价值。这本书不仅让我掌握了扎实的数学知识,更重要的是培养了我用数学思维去分析和解决问题的能力,这对我未来的学习和工作都将产生深远的影响。

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