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出版者:

作者:Radulescu, Teodora-liliana/ Radulescu, Vincentiu D./ Andreescu, Titu

出品人:

页数:476

译者:

出版时间:2009-5

价格:$ 90.34

装帧:

isbn号码:9780387773780

丛书系列:

图书标签:

• 实分析
• 数学分析
• 高等数学
• 微积分
• 数学
• 分析学
• 问题求解
• 数学教材
• 理论分析
• 极限

深入探索抽象代数：从群论基础到伽罗瓦理论的严谨之旅 图书简介： 本书旨在为读者提供一套全面、深入且严谨的抽象代数知识体系，重点聚焦于群论、环论和域论的核心概念、定理及其在数学不同分支中的应用。本书不涉及实分析或测度论的相关内容，而是将读者置于纯粹代数结构的世界中，探究代数系统的内在逻辑与美感。 第一部分：群论的基石——结构与对称性 本书的开篇将细致构建群论的基础。我们将从集合、二元运算的定义出发，阐述群的四条基本公理，并深入探讨常见的群实例，如整数加法群、非零有理数乘法群、以及矩阵群（如一般线性群 $GL(n, F)$）。 子群与陪集： 详细讨论子群的判定、正规子群的定义及其重要性。通过对陪集的系统分析，我们引入了拉格朗日定理（Lagrange's Theorem）——群论中关于阶的第一个基本定量结果。我们将用多种方式证明该定理，并立即应用其推论，例如有限群中任意元素的阶必须整除群的阶。 同态与同构： 群同态的定义被精确阐述，并着重分析核（Kernel）和像（Image）的性质，证明核是正规子群，像构成一个群。同构的概念被引入，以区分结构上等价的群。我们随后介绍第一同构定理（First Isomorphism Theorem），这是连接同态、正规子群和商群的桥梁，也是理解代数结构分解的关键工具。 生成元与循环群： 循环群的结构被彻底剖析，证明任何无限循环群同构于 $mathbb{Z}$，任何有限循环群同构于 $mathbb{Z}_n$。接着，我们将讨论生成元、子群的唯一性结构以及任意有限生成阿贝尔群的结构。 群作用与应用： 我们将群作用（Group Action）视为理解群结构的一种动态视角。通过定义轨道（Orbit）和稳定子（Stabilizer），我们推导出轨道-稳定子定理（Orbit-Stabilizer Theorem），这是一个强大的计数工具。此定理将被应用于证明 $p$-群（阶为素数幂的群）必然存在非平凡中心，并引出柯西定理（Cauchy's Theorem）和西洛夫第一定理（Sylow First Theorem）的证明。 西洛夫定理的精髓： 西洛夫定理组是有限群结构理论的核心。我们将对西洛夫 $p$-子群的存在性、数量和共轭性进行详尽、分步的论证，并展示如何利用这些定理来确定特定阶数的群的结构，例如阶为 $p^2$ 或 $pq$ 的群。 第二部分：环论——代数运算的扩展 在掌握了群论的严谨性后，我们将进入环论的世界，研究同时具有加法和乘法运算的代数结构。 环的基本性质： 详细定义环、交换环、单位元、零因子（Zero Divisors）以及整环（Integral Domains）。我们将考察多项式环 $R[x]$ 的性质，特别是当 $R$ 是整环时。 子环与理想： 理想（Ideals）被定义为环中的特殊子集，它们在加法上是子群，且具有吸收乘法的特性。我们将区分左理想、右理想和双边理想。重点分析主理想（Principal Ideals）和由一组元素生成的理想。 商环与同态： 引入商环（Quotient Rings）的概念，并精确陈述环同态的基本定理，包括第一同构定理在环上的对应形式。 特殊类型的环： 我们将系统地研究几类重要的环结构： 1. 主理想整环（PID）： 环中的每个理想都是主理想。 2. 唯一因子分解整环（UFD）： 环中的元素可以唯一地分解为不可约元的乘积。 3. 欧几里得整环（ED）： 具有“除法算法”性质的整环，如 $mathbb{Z}$ 和多项式环 $F[x]$。 我们将证明存在一个包含关系： $ED implies PID implies UFD$。同时，我们会构造出 $UFD$ 但不是 $PID$ 的例子（如 $mathbb{Z}[sqrt{-5}]$）来展示这种包含关系的严格性。 素理想与极大理想： 对素理想（Prime Ideals）和极大理想（Maximal Ideals）的性质进行深入比较，证明在交换环中，商环 $R/I$ 是整环当且仅当 $I$ 是素理想；商环是域当且仅当 $I$ 是极大理想。 第三部分：域论与伽罗瓦理论——代数方程的深度剖析 本书的最后部分将聚焦于域（Fields），这是代数方程求解的自然背景，并最终引向伽罗瓦理论。 域的基本结构： 定义域，考察有限域（Galois Fields $mathbb{F}_q$）的存在性和结构。分析域的特征（Characteristic）。 域的扩张： 域扩张 $E/F$ 被定义，并引入阶数 $[E:F]$ 的概念。详细讨论代数扩张与超越扩张。我们着重分析由一个元素 $alpha$ 扩张 $F$ 而成的域 $F(alpha)$，并利用最小多项式（Minimal Polynomial）来描述这些扩张的结构，证明 $F(alpha) cong F[x]/langle m_alpha(x) angle$。 代数闭包与正规扩张： 阐述代数闭包（Algebraic Closure）的存在性，并定义分裂域（Splitting Fields）。我们精确定义可分扩张（Separable Extensions）和正规扩张（Normal Extensions）。 伽罗瓦群的构建： 在满足正规和可分条件的扩张 $E/F$ 上，我们构建了伽罗瓦群 $Gal(E/F)$，并严格证明了基本定理： $|Gal(E/F)| = [E:F]$。 基本定理的深刻洞察： 伽罗瓦理论的核心——基本定理被系统地阐述。它建立了域 $E$ 的中间域 $K$ 与子群 $H le Gal(E/F)$ 之间的一一对应关系。我们将详细证明，这种对应关系是序反序的，特别是，伽罗瓦扩张的子域对应于伽罗瓦群的子群。 求解根式：阿贝尔群与可解性： 最终，我们将利用伽罗瓦理论来解决代数中最经典的问题：多项式方程能否用根式求解？ 我们证明了：一个多项式方程 $f(x)=0$ 在 $mathbb{Q}$ 上可被根式求解，当且仅当其伽罗瓦群 $Gal(f/mathbb{Q})$ 是一个可解群（Solvable Group）。通过分析可解群的结构，我们最终解释了为什么五次及更高次的一般多项式方程不存在普适的根式解，而这些结论的推导完全基于群论和域论的严谨结构分析，与分析学中的收敛性或极限概念无关。 本书的组织结构确保了读者从最基础的群结构出发，逐步建立起对环、域的认识，最终掌握伽罗瓦理论这一代数皇冠上的宝石，提供了一个纯粹且逻辑严密的代数探索路径。

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这本《Problems in Real Analysis》的题目听起来就让人头皮发麻，但实际翻开后，我发现它远比我想象的要“友好”得多。首先，排版非常清晰，图表的使用恰到好处，没有那种堆砌公式让人望而却步的感觉。作者似乎很懂得初学者的困惑，每一个概念的引入都伴随着精妙的例子，把那些抽象的极限和连续性讲得栩栩如生。我记得有一次被一个关于测度论的证明卡住了很久，翻到书中的那一章，作者用了一种几何直观的方式来解释，一下子就茅塞顿开了。这本书的优点在于，它不仅仅是罗列定理和证明，更像是一位经验丰富的导师在手把手地教你如何思考实分析中的问题。那些“陷阱”和容易混淆的地方，作者都用醒目的方式做了标注，避免了我们这些“野路子”出身的读者走弯路。而且，章节之间的逻辑衔接非常顺畅，读完一个部分，自然而然地就会对下一个部分产生好奇和期待，这种阅读体验在数学教材中是相当难得的。我特别喜欢它在介绍某些高级概念时，会先从一个简单的、可感知的例子入手，而不是直接跳到$epsilon-delta$的定义世界，让人感觉数学的严谨性并非是与直觉对立的。

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这本书的“问题解决”导向性非常强，但绝不是那种功利性的应试准备。它更像是引导你去进行一次深入的哲学思考。作者在阐述何为“可测函数”时，没有仅仅停留在定义上，而是花了一整个小节去讨论“可测性”在概率论、调和分析等不同领域中的实际意义，这让理论不再是孤立的符号游戏，而是与现实世界紧密相连的工具。我印象最深的是关于积分的收敛定理部分，作者的处理方式非常直观——他没有直接抛出Lebesgue控制收敛定理，而是先从Dominated Convergence Theorem的几何直观和物理意义入手，展示了为什么需要这种“控制”的概念。这种从需求出发来构建理论的叙事方式，极大地减轻了我的认知负担。这本书的语言风格是高度凝练且富有洞察力的，每一个句子都信息量饱满，需要反复咀嚼。如果你已经有了一点基础，并且渴望从“知道”实分析转移到“理解”实分析，那么这本书将是你最好的伙伴，它会让你真正体会到数学之美在于其内在的逻辑一致性和外在的强大解释力。

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我接触过好几本实分析的教材，但坦白说，很多要么过于注重历史演变，要么就是极端地追求形式上的简洁，导致内容晦涩难懂。然而，这本《Problems in Real Analysis》显然走了一条更务实、更贴近“解决问题”的路线。它对基础概念的铺垫非常扎实，尤其是勒贝格积分的构建过程，简直是一部史诗级的叙事。作者没有急于展示积分的强大威力，而是花了大量篇幅去解释“为什么我们需要新的积分理论”，从黎曼积分的局限性娓娓道来，这种带着历史厚重感的讲解，让读者更能体会到数学家们在解决难题时的挣扎与突破。我个人感觉，这本书的习题设计是其真正的精华所在。它们不是那种简单套用公式就能完成的“数值计算”，而是需要你真正理解定理背后的精神内核。很多习题的答案后面，附带了详尽的解析，但解析的思路非常巧妙，经常会提示你从一个不同的角度去审视问题，这极大地提升了我的批判性思维能力。对于那些渴望真正掌握实分析的精髓，而不是仅仅应付考试的人来说，这本书的价值是无可替代的。它强迫你去思考“如果条件稍微改变一下，结论会如何变化”，这种深入的探索精神，是任何一本“标准答案”式的教材无法给予的。

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坦率地说，刚开始抱着这本书的时候，我还有些许的疑虑，因为书名中的“Problems”二字让人联想到无数令人头疼的证明题。但是，翻阅之后，我被其内容的广度和深度所震撼。它不仅仅停留在拓扑结构和测度的基础层面，更深入探讨了泛函分析的引子，以及傅里叶分析在实分析背景下的应用。特别是关于函数空间那一章，作者的处理方式非常优雅。他没有把复杂的泛函分析工具一股脑地扔给读者，而是巧妙地将那些工具“嵌入”到实分析的框架内，使得读者可以逐步适应，而不是突然被抛入一个全新的领域。我尤其欣赏作者在处理“反例”时的细致程度。在实分析中，反例往往是理解深度的试金石，这本书提供了大量精心构造的反例，每一个反例都清晰地指出了某个定理成立的必要条件在哪里。这对我理解数学的严谨性帮助极大，让我明白，没有精确的条件限制，所有的结论都可能瞬间崩塌。阅读这本书的过程，就像是在一座宏伟的数学迷宫中探险，作者不仅提供了地图，还贴心地指出了那些看似平坦实则暗藏深渊的角落。

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这本书给我的整体感觉是：它是一本为“未来研究者”准备的预备读物，而非仅仅是本科生入门的工具书。它的视野极其开阔，但又不失严谨的根基。我注意到，作者在论述紧凑性和完备性时，花费了极大的篇幅去对比不同的度量空间和拓扑空间对这些性质的影响，这种横向的比较分析，极大地拓宽了我对“收敛”这一核心概念的理解。以往我总是将收敛局限在欧几里得空间中，而这本书则展示了在更一般的度量空间中，如何利用开集和闭集的概念去构建起一个稳固的理论大厦。此外，书中的某些论证过程，体现了作者极高的数学修养，比如在处理Borel $sigma$-代数时，那种步步为营、环环相扣的逻辑推导，读起来简直是一种享受，每一次读完一个小节，都会有一种“原来如此”的顿悟感。这绝不是那种可以“快速浏览”的书，它要求你静下心来，最好是手里握着笔，跟随作者的思路一同演算，才能真正领会其妙处。

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