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出版者:Springer

作者:Jiri Herman

出品人:

頁數:392

译者:

出版時間:2003-1

價格:683.00元

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780387955520

叢書系列:

圖書標籤:

• 組閤數學
• 計數原理
• 排列組閤
• 圖論
• 離散數學
• 數學分析
• 算法
• 數學建模
• 高等數學
• 拓撲學

《數與形：幾何變換的藝術》 本書是一本深入探索幾何變換領域，並將其與數學思維巧妙結閤的著作。我們相信，理解幾何對象如何通過變換得以重塑，是洞察數學結構和空間關係的鑰匙。本書旨在為讀者打開一扇通往變換幾何學美妙世界的大門，而無需預設任何關於計數或特定配置的先前知識。 第一部分：點、綫、麵的基本變換 我們從最基礎的幾何元素——點、綫、麵——齣發，介紹其在二維和三維空間中的基本變換。 平移 (Translation)： 考察點、綫段、直綫以及簡單圖形（如三角形、正方形）在平行方嚮上的移動。我們將深入分析平移的嚮量錶示，以及它對圖形位置和坐標的影響。讀者將學習如何通過矩陣或嚮量運算來描述和實現平移。 鏇轉 (Rotation)： 探索圖形圍繞固定點（鏇轉中心）在不同角度上的轉動。本書將詳細闡述鏇轉的角度、方嚮以及鏇轉中心的選擇如何影響變換結果。我們將通過角度的計算和復數的應用來深入理解鏇轉的數學原理，並展示鏇轉在對稱性分析中的重要作用。 反射 (Reflection)： 研究圖形關於一條直綫（反射軸）或一個平麵（反射平麵）的對稱映射。我們將分析反射軸/平麵的選取如何決定變換的性質，以及連續反射的組閤效應。這一部分將引導讀者理解鏡像對稱的概念，並將其與反演等更復雜的變換聯係起來。 伸縮 (Dilation/Scaling)： 探討圖形相對於固定中心點按一定比例進行放大或縮小的過程。我們將區分均勻伸縮和非均勻伸縮，並分析伸縮因子對圖形大小、形狀以及麵積、體積的影響。讀者將學習到伸縮如何改變圖形的相似性，以及它在透視投影等領域的應用。 第二部分：組閤變換與群論初步 在掌握瞭基本變換之後，本書將引導讀者探索這些變換的組閤及其帶來的豐富性質。 變換的組閤： 研究兩個或多個基本變換連續作用的效果。例如，先平移後鏇轉，或者連續兩次反射。我們將展示這些組閤變換有時可以被等效地錶示為單個基本變換，有時則會産生新的變換類型，如復閤鏇轉或滑移反射。 幾何變換群： 引入群論的基本概念，並展示幾何變換在數學中構成群的結構。我們將以正方形、等邊三角形等常見幾何圖形的對稱性變換為例，構建它們的對稱群。讀者將理解群的封閉性、結閤律、單位元和逆元等性質，並認識到對稱群是理解幾何對象內在規律的重要工具。 保距變換 (Isometries)： 重點關注那些保持距離的變換，如平移、鏇轉和反射（以及它們的組閤）。我們將證明保距變換在保持圖形形狀和大小不變的同時，隻改變其位置和朝嚮。 第三部分：映射與幾何結構的改變 本部分將目光轉嚮更廣泛的映射，以及它們如何改變幾何對象的結構。 仿射變換 (Affine Transformations)： 引入比保距變換更一般的仿射變換。仿射變換保持直綫平行性，但不一定保持距離和角度。我們將分析仿射變換如何由綫性變換（如伸縮、剪切）和 Translation 組閤而成，並展示它們在計算機圖形學、工程學中的廣泛應用，例如形變和投影。 相似變換 (Similarity Transformations)： 探討保持角度但不一定保持距離的變換，即相似變換。相似變換是伸縮和平移、鏇轉、反射的組閤。我們將深入分析相似變換如何保持圖形的比例，使圖形之間産生相似關係。 投影與變形 (Projections and Deformations)： 簡要介紹投影變換，例如如何將三維物體映射到二維平麵，以及更一般的形變，它們可以改變圖形的形狀，但可能保留某些拓撲性質。 第四部分：三維空間中的變換 本書將把討論從二維擴展到三維空間。 三維基本變換： 介紹三維空間中的平移、鏇轉（繞軸鏇轉）、反射（關於平麵反射）以及伸縮。我們將使用三維嚮量和矩陣來描述這些變換。 歐拉角與四元數： 探討描述三維鏇轉的不同方法，包括歐拉角和四元數，並分析它們的優缺點。 齊次坐標與投影： 在三維空間中引入齊次坐標，以便用矩陣錶示所有仿射變換，包括透視投影。這將為理解三維計算機圖形學奠定基礎。 貫穿全書的理念： 《數與形：幾何變換的藝術》不僅僅是一本介紹幾何變換技術的書籍。它更強調： 數學直覺與形式化： 我們鼓勵讀者在直觀理解幾何概念的同時，學習如何用精確的數學語言來描述和分析它們。 變換作為工具： 幾何變換不是孤立的數學概念，而是解決幾何問題、理解對稱性、分析空間關係和進行科學計算的強大工具。 連接不同數學領域： 通過幾何變換，讀者可以自然地接觸到綫性代數、群論，甚至初步的拓撲學概念。 本書的數學推導嚴謹，示例豐富，旨在讓不同背景的讀者都能從中受益。我們希望通過本書，讀者能夠培養對空間關係的敏銳洞察力，以及運用幾何變換解決實際問題的能力。

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這本書最讓我感到驚喜的是其廣闊的視野和對現代數學前沿的隱約觸及。雖然核心內容聚焦於經典的計數技術，但作者巧妙地將這些基礎知識與後來的高級主題（如生成函數在微分方程中的應用，或是與離散概率的交匯點）聯係起來。這種前瞻性讓讀者在打下堅實基礎的同時，也對未來的學習路徑有瞭清晰的展望。語言上，作者避免瞭過度學術化的冷漠，而是帶有一種熱情的、鼓勵探索的語調。例如，在介紹卡特蘭數（Catalan Numbers）時，作者用生動的曆史背景和多種多樣的物理模型來闡述其重要性，使得這個著名的數列不再僅僅是一個孤立的公式，而成為瞭連接不同數學領域的橋梁。整體而言，這是一種能真正提升讀者數學“品味”的佳作。

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這部作品的書名是《計數與配置》。 一本讓我愛不釋手的數學讀物，它以一種近乎詩意的方式探討瞭組閤數學的廣闊天地。作者的敘述風格如同一位經驗豐富的嚮導，引領讀者穿梭於錯綜復雜的排列組閤之間，絲毫不顯枯燥。我尤其欣賞它在引入新概念時所展現的耐心與清晰度，例如，書中對生成函數（Generating Functions）的講解，簡直是教科書級彆的示範。它沒有直接拋齣那些令人望而生畏的公式，而是通過一係列精心構造的實際問題，讓讀者自然而然地“發現”這些工具的強大之處。讀到處理那些看似無解的難題時，作者總能提供一個巧妙的視角轉換，猶如撥雲見日，讓人豁然開朗。這本書的深度在於它不僅教會你“如何做”，更讓你理解“為什麼這樣做”。無論是對概率論的初學者，還是希望加深對離散結構理解的研究者，都能從中汲取寶貴的養分。書中的插圖和例題設計得極為巧妙，很多時候，一個簡單的圖示就能抵得上冗長的文字解釋。

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對於那些尋求工具書性質的讀者來說，這本書可能需要一些適應期，因為它並非一本快速查詢手冊，而是一部需要沉浸式閱讀的深度論著。我發現，要想真正掌握書中的精髓，必須動手演算每一個例子，並嘗試自行變式。作者在章節末尾布置的那些富有挑戰性的“探索性問題”，正是檢驗理解程度的最佳場所。這些問題往往不是直接應用已學知識，而是要求讀者綜閤運用前麵學到的多種技術，進行創造性的組閤。這種訓練對於培養解決復雜問題的能力至關重要。書中對“對稱性”在計數問題中作用的論述，尤其令人印象深刻，它提供瞭一種超越純粹代數運算的幾何直覺。讀完這部分內容，我對許多看似隨機的組閤現象，有瞭一種全新的、基於結構對稱性的理解。

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我必須說，這本書的結構編排堪稱一絕，它仿佛是一座精心設計的迷宮，但每條路徑都通嚮清晰的知識點。不同於市麵上那些堆砌公式的教材，《計數與配置》更側重於構建清晰的數學思維框架。作者對“鴿巢原理”的闡述尤其深刻，不僅僅是羅列瞭基礎形式，還深入探討瞭其在圖論和數論中的應用，展示瞭這一看似簡單的原理背後的巨大潛力。閱讀過程中，我感覺自己仿佛在跟隨一位大師進行私人輔導，他知道在何時應該放慢腳步，何時可以適當地挑戰讀者的極限。那些關於“不重復選擇”和“重復選擇”的細微差彆，在書中被剖析得淋灕盡緻，避免瞭初學者常犯的錯誤。它巧妙地平衡瞭理論的嚴謹性與可讀性，使得即便是麵對高度抽象的概念，文字的流動性也從未受損，保持著一種令人愉悅的節奏感。

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我給這部作品的評價是：這是一次對清晰、優雅的數學思維的緻敬。它處理的“配置”問題，那些關於如何排列、選擇和組織的藝術，在作者的筆下展現齣驚人的美感。我特彆欣賞其對“雙射”論證的強調，書中反復提醒讀者，一個好的計數問題往往可以通過找到一個完美的、一一對應的映射關係而被簡化。這種思維定勢的培養，比記住任何特定公式都來得寶貴。書中對“容斥原理”的詳細推導，也遠比我過去接觸的任何版本都要透徹，它不僅展示瞭原理本身，還細緻地分析瞭在不同復雜場景下如何準確應用其符號。對於渴望真正掌握組閤學核心思想的人來說，這本書提供的認知結構是無價的，它不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方法的塑造。

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