去百度文库:健入搜索词:《离散数学》(耿素云)习题解
康托尔是德国一名伟大的数学家,康托尔创立了集合论。下面是我带来的关于康托尔的集合论论文的内容,欢迎阅读参考!康托尔的集合论论文篇1:《基于集合论思想的人性》 摘要:作为人类,我们有必要去了解自己,这样才能更加地进步。人性是从根本上决定并解释着人类行为的那些人类天性。本文利用集合论的思想对此进行了一些讨论。 关键词:人性;理性;社会性;自然性;集合论思想 一、引言 在长期以来的生活中,人类的大脑会在无意识的作用下储存某些事物的信息,由于并没有通过大脑严谨的思考,所以这些信息大部分是外在的,只是事物表面的一些形态特征而已。这些信息并非零散的分布,之间没有联系。而是之间存在着一定的关联,虽然结构不严谨,可能其中会有错误。但是有时候却可以起到一定的作用。但是我们不能仅依靠这样的意识形态,因为我们有自我意识,需要不断完善,不断进步。依靠这样的意识是不可能看到事物的本质的。 有时候你问某个人为什么,他可能会答道:“凭直觉”。我并不否认直觉所带来的“便利”,但这种“便利”是给自己不去思考事物本质的借口。直觉也是一种意识形态,但是这种意识是在潜意识之下的,这样意识的形成也是要通过长时间的作用。大脑可以自己不断地调整,不断地完善,但是这个过程相当缓慢。要进步可不能依靠这样的思想。 现在我想说的是,我们必须减少对这些意识的依赖。因为这些意识都不是通过严谨的思考之后得到的产物,所以用这样的意识去做出一些反应是很容易出错的。这也会阻碍我们对真实世界的探索。我们应该挖掘出这样的意识,分析其中的思想结构,将不好的思想去掉,并且把有缺陷的思想不断加强和完善。这样一来,我们就会更加理性。人就具有这样的性质——理性。因此人类才能进步,文明才能发展。 二、理论分析 假设A={a1,a2,…,an},B={b1,b2,…,bm}。若A?奂B,则说明A中的n个元素均可以在B中找到,且m>n。反之,说明中的个元素均可以在A中找到,且n>m。若A=B,则说明中的所有元素与B中的所有元素相同,且n=m。如果某一个元素可以在集合A中找到,那么记作a∈A。 结合以上思想,对人与动物进行分析,动物={青蛙,鱼,狗,猫,人,……},可以看出人是属于动物的,即人动物。并且将这样的集合叫做普通集合,以区分下面所叙述的性质集合。既然青蛙,鱼,狗,猫,人等都属于动物,那么也就是说它们具有共同的性质,比如:没有细胞壁,必须利用现成的有机物获得能量,无叶绿体,能自由移动等。但是人除了这些共同性质之外,还有其他的性质。也就是说,从性质集合上看,动物的性质集合包含于人的性质集合中的。即动物的所有性质,人类均有。我们将性质集合中的元素命名为“属差”,而将普通集合命名为“种”,普通集合中的元素命名为“属”。 如果B的性质集合包含于A的性质集合,那么A和B就具有相同的属差,并且B的所有属差均是A中的属差。属差越多,则性质集合的表述范围就越小,即越受限制。那么B显然比A的表述范围大。说明B可以述说A,即A是B,其中A就是主词,而B就是宾词,则B的所有属差是A的属差。 那么按照上面所说,动物可以表述人,即人是动物。“人”的属差比“动物”的要多,也就是限制的条件要多一些。 有些存在于主体中的事物,其定义是不能用来表述一个主体的。例如:对于白人来说,“白”就依存于身体这个主体,并被用来表述身体这个主体,也就是说身体可以被说成是白的,但是要注意,“白”的定义却不能被用来表述身体。 属和种的属差都可适用于第一实体,种的属差适用于属,所以属和种决定了实体的性质。例如:“人”和“动物”的属差都可适用于个别的人,可以说人是动物,个别的人是人,个别的人是动物。也可以这样想:对“动物”的定义肯定也适用于对“人”的定义,因为“人”是属于“动物”的。所谓的“第一实体”,比如“个别的人”、“个别的老虎”等,是真实存在的个体,并不依存于其他个体。[1] 属差的定义也能适用于属和个体,并且还可以用来表述属和个体。例如:“有脚的”、“有手的”的定义也可以适用于“人”和个别的人。并且还可以说“人”和个别的人是“有手的”。既然属差的定义可以适用于个体,那么属差也就可以决定了个体的性质。而且这些性质都可以用属差表述其个体。 分析到这里,我们应该感觉到有点思路了。也就是我们现在要找到这样的属差,然后根据这些属差的定义来表述个体。 但是还有一个前提,那就是个别的人是不是实体呢?因为刚才我们得到一个结论:属和种决定了实体的性质。也就是这些分析都是以实体作为前提的。所以我们要知道个别的人是不是实体。其实我们从实体最原始,最根本的定义出发,个别的人的确属于实体,因为是真实存在的,并且不依存于其他主体。 三、结果分析 1.人具有理性:有一篇关于鱼“自杀”的报道。我就在想鱼如何“自杀”的呢?自杀就说明鱼有自我意识,能够自己选择死亡。但科学上表明自然界(这里并不指整个宇宙)中除人类外,其他动物都只有直接意识,而没有自我意识。难道科学不客观?其实并非这样,只不过是媒体的故意渲染而已。鱼只是因为环境的改变而做出本能的反应,这样的本能就是直接意识,鱼并没有思考这样做会不会导致死亡,只是出于本能。那么人与其他动物相比,不同之处就在于人有理性。 比如一只老虎饿了,看到食物就会扑上去吃。但是人饿了却不会看到食物就扑上去,而要想想这能不能吃。这就是与其他动物的不同之处。也就是说“理性”是“人”的一个属差。 2.人具有社会性:人处在社会之中,与其他个体之间进行沟通,交流信息。进行物质的分享、分割和交换。社会是互动的,不可能是个别的个体所支撑。也就说明我们身处社会,只有聚集起来才能共同完成分享、分割和交换。有人说自己很孤独,其实这并不是真正的孤独,也不可能存在真正的孤独。因为人不可能摆脱社会性而存在。可能有人会对刚才我说的“不会有真正的孤独”有意见,他们会说:“既然没有孤独,那么创造这个词不就没意义吗?”孤独只不过是人们的感受,感受并不能反应事物的真实规律。所以我在之前也说过,我们必须放弃一些错误的思想。这样才不会被感觉和表面现象所蒙蔽。 在人类社会这个庞大的群体性活动中,无论是什么简单的活动,都不可避免要与其他个体进行信息传达。这样人类才能发展和繁衍下去。这样说来,动物也应当存在社会性。这显然是肯定的。一些动物也是具有这样的性质的,例如:蚂蚁,蜜蜂等。可见“社会性”也是“人”的一个属差。 3.人具有自然性:人类是自然界中的一员,就不可能不具有自然性。人类的组织结构、生理结构和自然界交往过程所产生的一些基本特征都表现出人的自然性。人类不可能脱离自然性而独立存在。而其他生物也一样具有这样的性质。所以“自然性”也是“人”的一个属差。 四、结束语 我们作为人类,有必要去了解自己,这样才能更加地进步。通过集合论的思想来分析人性,是本文的亮点。除了三个性质外,还存在着其他的性质。在这里由于自己的智慧有限,没有给出更多的性质,但是本文重点是在于提供一个可行的分析 方法 。通过数学的逻辑,会使得分析变得更加严谨和系统化。这是本文做出的大胆尝试。 参考文献: [1]亚里士多德.亚里士多德全集(第一卷)[M].苗力田,译.北京:中国人民大学出版社,1990. 康托尔的集合论论文篇2:《集合论与第三次数学危机》 数学的产生和发展,始终与人类社会的生产和生活有着密不可分的联系。在新教材中,任何一个新概念的引入,都特别强调它的现实背景、数学理论发展背景或数学发展的历史背景,只有这样才能让学生感到知识发展水到渠成。所以特别希望在教学中能不时渗透数学史的相关知识,充分发挥和利用数学史的 教育 价值,使学生通过了解数学史,而更加全面更加深刻地理解数学、感悟数学。 一、集合论的诞生 一般认为,集合论诞生于1873年底。1873年11月29日,康托尔(,1845-1918)在给戴德金(JuliusWilhelmRichardDedekind,1831—1916)的信中提问“正整数集合与实数集合之间能否一一对应起来?”这是一个导致集合论产生的大问题。几天后,康托尔用反证法证明了此问题的否定性结果,“实数是不可数集”,并将这一结果以标题为《关于全体实代数数集合的一个性质》的论文发表在德国《克莱尔数学杂志》上,这是“关于无穷集合论的第一篇革命性论文”,在其系列论文中,他首次定义了集合、无穷集合、导集、序数、集合运算等,康托尔的这篇 文章 标志着集合论的诞生。 二、集合论成为现代数学大厦的基础 康托尔的集合论是数学史上最具革命性和创造性的理论,他处理了数学上最棘手的对象——无穷集合,让无数因“无穷”而困扰许久的数学家们在这种神奇的数学世界找回了自己的精神家园。它的概念和方法渗透到了代数、拓扑和分析等许多数学分支,甚至渗透到物理学等其他自然学科,为这些学科提供了奠基的方法。几乎可以说,没有集合论的观点,很难对现代数学获得一个深刻的理解。 集合论诞生的前后20年里,经历千辛万苦,但最终获得了世界的承认,到了20世纪初,集合论已经得到数学家们的普遍赞同,大家一致认为,一切数学成果都可以建立在集合论的基础之上了,简言之,借助集合论的概念,便可以建立起整个数学大厦,就连集合论诞生之初强烈反对的著名数学家庞加莱(JulesHenriPoincaré,1854-1912)也兴高采烈地在1900年的第二次国际数学家大会上宣布:“借助集合论概念,我们可以建造整个数学大厦。今天,我们可以说绝对的严格性已经达到了。”然而,好景不长,一个震惊数学界的消息传出,集合论是有漏洞的!如果是这样,则意味着数学大厦的基础出现了漏洞,对数学界来说,这将是多么可怕啊! 三、罗素(BertrandRussell,1872-1970)悖论导致第三次数学危机 1903年,英国数学家罗素在《数学原理》一书上给出一个悖论,很清楚地表现出集合论的矛盾,从而动摇了整个数学的基础,导致了数学危机的产生,史称“第三次数学危机”。 罗素构造了一个所有不属于自身(即不包含自身作为元素)的集合R,现在问R是否属于R?如果R属于R,则R满足R的定义,因此R不属于自身,即R不属于R。另一方面,如果R不属于R,则R不满足R的定义,因此R应属于自身,即R属于R,这样,不论任何情况都存在矛盾,这就是有名的罗素悖论(也称理发师悖论)。 罗素悖论不仅动摇了整个数学大厦的基础,也波及到了逻辑领域,德国的著名逻辑学家弗里兹在他的关于集合的基础理论完稿而即将付印时,收到了罗素关于这一悖论的信,他立刻发现,自己忙了很久得出的一系列结果却被这条悖论搅得一团糟,他只能在自己著作的末尾写道:“一个科学家所碰到的最倒霉的事,莫过于是在他的工作即将完成时却发现所干的工作的基础崩溃了。”这样,罗素悖论就影响到了一向被认为极为严谨的两门学科——数学和逻辑学。 四、消除悖论,化解危机 罗素悖论的存在,明确地表示集合论的某些地方是有毛病的,由于20世纪的数学是建立在集合论上的,因此,许多数学家开始致力于消除矛盾,化解危机。数学家纷纷提出自己的解决方案,希望能够通过对康托尔的集合论进行改造,通过对集合定义加以限制来排除悖论,这就需要建立新的原则。 在20世纪初,大概有两种方法。一种是1908年由数学家策梅洛(Zermelo,ErnstFriedrichFerdinand,1871~1953)提出的公理化集合论,把原来直观的集合概念建立在严格的公理基础上,对集合加以充分的限制以消除所知道的矛盾,从而避免悖论的出现,这就是集合论发展的第二阶段:公理化集合。 解铃还须系铃人,在此之前,危机的制造者罗素在他的著作中提出了层次的理论以解决这个矛盾,又称分支类型化。不过这个层次理论十分复杂,而策梅洛则把这个方法加以简化,提出了“决定性公理(外延公理)、初等集合公理、分离公理组、幂集合公理、并集合公理、选择公理和无穷公理”,通过引进这七条公理限制排除了一些不适当的集合,从而消除了罗素悖论产生的条件。后来,策梅洛的公理系统又经其他人,特别是弗兰克尔()和斯科伦()的修正和补充,成为现代标准的“策梅洛——弗兰克尔公理系统(简称ZF系统)”,这样,数学又回到严谨和无矛盾的领域,而且更促使一门新的数学分支——《基础数学》迅速发展。 五、危机的启示 从康托尔集合论的提出至今,时间已经过去了一百多年,数学又发生了巨大的变化,而这一切都与康托尔的开拓性工作密不可分,也和数学家们的艰辛努力密不可分。从危机的产生到解决,我们可以看到,数学的发展跟提出问题和面对困难是离不开的,期间要经历无数的挫折和失败,但是只要坚持,终会走向成功。 矛盾的消除,危机的化解,往往给数学带来新的内容,新的变化,甚至革命性的变革,这也反映出矛盾斗争是事物发展的历史性动力的基本原理。正如数学家克莱因(FelixChristianKlein1849-1925)在《数学——确定性丧失》中说:“与未来的数学相关的不确定性和可疑,将取代过去的确定性和自满,虽然这次悖论已经找到解释,危机也已化解,但是更多的还是未知,因为只要仔细分析,矛盾又将会被认识更为深刻的研究者发现,这种发现不应该被认为是‘危机’,而应该感到,下一个突破的机会来到了。” 参考文献: 1.《普通高中课程标准实验教科书——数学必修1》教师教学用,人民教育出版社 2.胡作玄,《第三次数学危机》 康托尔的集合论论文篇3:《模糊集合论视角下的隐喻》 【摘 要】本文从模糊集合论的角度出发,研究隐喻解读过程中的逻辑真值问题,揭示出隐喻的模糊性是固有的,客观的,对人类认识世界以及进行文学创作具有重要作用。 【关键词】模糊集合论;隐喻;文学创作 模糊性是自然语言的本质特征之一,客观事物自身范畴的模糊性、人类认知的局限性以及不同的话语语境均会导致模糊语言的形成。模糊集合论从诞生伊始,便开始了与诸多学科的交叉研究,与语言学的结合使得我们在语义研究方面有了新的视角。隐喻作为一种特殊的语义现象,其解读过程显现出模糊语言的特点。隐喻的模糊性反映出人类的潜逻辑规律,是客观的,隐性的,它不仅是人类心理范畴化的结果,也是人类模糊思维的产物,所以模糊集合论为我们研究解析隐喻开辟了新的窗口[1]。 1965年,美国控制论专家札德受语言模糊性的启发在《信息与控制》杂志上发表了论文《模糊集合》,最早提出了“模糊集合论”的概念。传统的集合论强调,任何一个集合的成员要么属于它(隶属度为1),要么不属于它(隶属度为0),只有两种真值情况[2]。但是如果对自然界中的诸多对象进行分类,我们经常会找不到能够精确判定其身份的依据。所以, 札德在论文《模糊集合》中对模糊集的定义为: 设X是由点构成的一个区间, 区间内的类属性元素用x表示, 即X ={x}。在区间X中,模糊集A由具有构成该集合元素属性的隶属函数fA(x)表示。该函数与区间[ 0, 1 ]内的任一实数相关联,此对应值表示x所具有的构成A的资格程度。如果区间内设置两个临界点, 即0 <β <α < 1, 那么我们就会获得一种三值逻辑: 如果fA(x) ≥α, 则x属于A;如果fA(x) ≤β, 则x不属于A; 如果隶属函数fA(x) 所表示的值位于α和β之间,则x具有一种相对于A的中间状态。模糊集合论之所以适用于语言研究,是因为语言范畴实际上就是某一个论域中的模糊集合。某一范畴中所有成员共有的典型属性构成此范畴的核心部分,它相当于集合的定义,这部分是明确的,清晰的;相比较而言,范畴的边缘却是模糊的,很难对其进行明确地界定,此部分相当于集合的外延,也就是构成该集合的所有元素。传统集合论实际上是二值逻辑,一个命题,即一个表达明确意义的陈述句,其真值只能是真(记作“1”),或者是假(记作“0”),没有第三种可能性。例如“汤姆是名学生”这个命题,只允许取值“1”或“0”。但是,如果我们将这个 句子 中的“学生”加个修饰词,变成“好学生”,问题就出现了。因为“好”是个模糊概念,其内涵容易辨认,外延却不明确。对于这样的命题,如果用传统的集合论就很难判断其真值。基于二值逻辑的缺陷,札德提出了“隶属度”的概念。即对于像“好”、“坏”这样的模糊概念的集合,规定其成员对该集合的隶属程度,可以取闭区间[0,1]内的任何实数值。模糊逻辑本质上是一种多值逻辑,这使得模糊集合论在研究隐喻时具有特别重要的价值。 模糊集合论为隐喻真值的合法性提供了依据。隐喻的理解有赖于对两组不同范畴的特征的识别,如果我们要把“A is B”视为隐喻,而非字面意思,那我们就需要确定A和B的所指。句法,语义以及语境都可以帮助我们确定其含义,但是最终还是意义的解读决定对相似属性和不同属性筛选的结果 [3]。要想理解隐喻所指双方语义属性的比较过程,我们可以求助于模糊集合论的概念。通过模糊不同集合的界限,隐喻所指某一集合的属性可以部分的与其他集合的属性相结合,进而克服精确定义所带来的阻碍。从语言的表层结构来看, 隐喻的本体集合与喻体集合是不相容的。如果我们运用模糊逻辑的开放性原理, 就可以对这两个不同集合中的属性进行对比区分, 找到相互类似的属性以及不具有可比性的属性。 以莎士比亚名句“Juliet is the sun.”(朱丽叶是太阳)为例: “太阳”是无生命语义标记的子集, “朱丽叶”是有生命语义标记的子集。由于这个隐喻指出了太阳对于人类的重要性与朱丽叶对于罗密欧的重要性之间的相似性,相关元素属性的隶属函数是一个小于1的值,使得此隐喻带有较强的启示力和暗示性。一般来讲,根据逻辑真值,可以把隐喻分为epiphor(表征性隐喻)与diaphor(暗示性隐喻)。威尔赖特( P. Wheelwright)在1962年出版的《隐喻和现实》(Metaphor and reality)中指出epiphor 的基本功能在于表达(express), 而diaphor的主要作用是暗示(suggest) [4]。隐喻所指的并置会引起语义集合的矛盾,所以有些学者把隐喻视为不合语法逻辑的实体。但是如果我们通过模糊集合论中三值逻辑来解读隐喻,我们就可以证明它的用法是正当的,合法的。根据扎德的标准, 0 <β <α < 1, 一种三值逻辑的可能性是成立的。如果我们再加入一个中间值γ,区间将变为0 <β <γ<α < 1, 这样三值逻辑就可以扩充为四值逻辑, 其真值分别为: Truth( fA (x) ≥α) 、Falsity( fA (x) ≤β) 、Diaphor (β < fA (x) <γ) 以及Epiphor (γ≤fA (x) <α) 。如果α的值趋近于1而β的值趋近于0, 并且中间区间的集合不包含任何 其它 元素, 那么这就是一个传统的二值逻辑。如果隶属函数值介于β到γ的区间,就会产生暗示性隐喻;如果隶属函数值介于γ到α的区间,就会产生表征性隐喻。隶属函数会发生变化,因为很多隐喻由于不断的重复使用,固定了所指之间的关系,暗示性隐喻也就会变成表征性隐喻,如果太过普遍,则会变成死隐喻。由此可见,模糊集合论很好的解释了隐喻解读过程中本体集合与喻体集合的冲突,使得双方在合理的范围内找到交集,而这个交集内的元素属性很可能不是唯一的,这就造成了隐喻解读的多样性与模糊性[5]。 隐喻的本质是模糊了本体集合和喻体集合之间的界限,从而来寻找两个集合的契合点。由于模糊集合论设定了三个区间边界α、β和γ, 并且0 <β <γ <α < 1,这种四值逻辑不仅有助于消除隐喻所指不同集合之间所存在的矛盾,而且揭示出隐喻的模糊性实际是固有的,客观存在的。隐喻的模糊性主要是指其解读对语境的依赖性。无论从隐喻的编码,还是解码过程来看,不同的人,不同的时期,不同的场合,同一隐喻可以被赋予不同的含义。正是隐喻的这种模糊性开启了人类的想象空间,文学作品中好的隐喻总是余音绕梁,让人回味无穷。我们的生活离不开隐喻,而在隐喻所创造的模糊世界里,我们非但没有因为模糊而影响生活,反而借用隐喻的模糊性我们能够更好地认识世界,改造世界。 【参考文献】 [1]Earl R. MacCORMAC, METAPHORS AND FUZZY SET[J].Fuzzy sets and systems. 1982(7). [2] Set. Information and (8). [3]安军.隐喻的逻辑特征[J].哲学研究,2007(2). [4]苏联波.隐喻的模糊化认知机制研究[J].成都大学学报(社科版),2011(5). [5]束定芳.论隐喻的基本类型及句法和语义特征[J].外国语,2000(1). 猜你喜欢: 1. 高中数学论文题目大全 2. 关于数学文化的论文范文 3. 数学与哲学的论文 4. 人工智能逻辑推理论文 5. 数学学术论文范文大全 6. 数学论文离散数学
01
人物简介
比尔·盖茨,全名威廉·亨利·盖茨三世,简称比尔或盖茨。1955年10月28日出生于美国华盛顿州西雅图。13岁开始计算机编程设计,18岁考入哈佛大学,1975年与好友保罗·艾伦一起创办了微软公司,比尔盖茨担任微软公司董事长、CEO和首席软件设计师。1986年,比尔·盖茨进入Fortune亿万富豪榜,约3亿1千5百万美元。1995年比尔·盖茨成为世界首富,约200亿美元。比尔·盖茨1995-2007年连续13年成为《福布斯》全球富翁榜首富 ,连续20年成为《福布斯》美国富翁榜首富。
02
人物经历
比尔·盖茨有关于计算机的天赋和洞察力是微软公司和软件业界成功的关键。
他的计算机才能崭露头角是在13岁时,独立编出了第一个电脑程序。
1970年代,还在哈佛大学读书的盖茨与伙伴保罗·艾伦一起为Altair 8800电脑设计Altair BASIC解译器。比尔·盖茨在上学期间,还主修了操作系统,数据库,编译器,计算机图形学,并且这四门都拿了A。盖兹在大二时写了一篇论文,里面用到了他设计出来的一个算法。此文四年后挂了他老师的名字发表到了该领域的顶级期刊《离散数学》上。
下附比尔盖茨大学期间《离散数学》论文
从20岁创办微软起,比尔·盖茨积极地参与微软公司的关键管理和战略性决策,并在新产品的技术开发中发挥着重要的作用。
1980年8月28日,盖茨以5万美元价格购买了一款名QDOS的操作系统软件,对其稍加改进后,将该产品更名为DOS(操作系统软件),然后将其授权给IBM使用。IBM-PC机的替及使MS-DOS取得了巨大的成功,因此80年代,它成了PC机的标准操作系统。
Windows95/98/ME/NT/2000/Me/XP/Server2003/Vista这些微软的拳头产品成功地占有了从PC机到商用工作站甚至服务器的广阔市场,为微软公司带来了丰厚的利润。公司在Internet软件方面也是后来居上,抢占了大量的市场份额。
1984年,微软公司的销售额超过1亿美元。1997年6月为止的会计年度,微软营业额为113亿美金。1999年6月,微软市场价值达到亿美元,名列全球1000大企业榜首,超过了通用电气公司(亿美元)。
微软最核心的竞争力就是可以迅速进入其他领域并且对原有市场主导力量形成威胁的 能力。在IT软件行业流传着这样一句告诫:“永远不要去做微软想做的事情”,可见,微软的巨大潜力已经渗透到了软件界的方方面面,简直是无孔不入,而是所向披靡。
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人物评价
比尔·盖茨对全人类的影响既深且远,并不仅限于IT行业。而所有的动力都来自于他个人的信仰:「想象未来每个人的桌面上都有一台电脑」。
作为世界第一大 PC 系统的创始人远在1970年代大型主机电脑当道时,他就敢做这种梦,是因为相信自己看到了别人没看到的事情。
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经典语录
“我深信任何可以增进人与人之间沟通的方法都具有长远的价值,人们借此相互学习,并且共同努力达到彼此认同的自由。”
“幸运之神会光顾世界上的每一个人,但如果她发现这个人并没有准备好要迎接她时,她就会从大门里走进来,然后从窗子里飞出去。”
“只要有坚强的持久心,一个庸俗平凡的人也会有成功的一天,否则即使是一个才识卓越的人,也只能偶遇失败的命运。”
“强烈的欲望也是非常重要的。人需要有强大的动力才能在好的职业中获得成功。你必须在心中有非分之想,你必须尽力抓住那个机会。”
“如果你已经制定了一个远大的计划,那么就在你的生命中,用最大的努力去实现这个目标吧。”
从退学建立微软
比尔·盖茨只用了20年
成为世界首富
蝉联13年《福布斯》榜首
离散数学是随着计算机科学的发展和计算机应用的日趋广泛而逐渐形成的一门学科, 是 20 世纪 70 年代初期形成的新兴学科, 是近代数学的一个分支 , 主要研究有限个或可数无限个离散量的结构和相互关系, 离散数量关系和离散结构数学结构模型 。由于计算机科学的迅速发展,与其有关的领域中,提出了许多有关离散量的理论问题,需要用某些数学的工具做出描述和深化。离散数学把计算机科学中所涉及到的研究离散量的数学综合在一起,进行较系统的、全面的论述,为研究计算机科学的相关问题提供了有力的工具。 离散数学的许多概念及问题自然地出现在数学的许多分支中,并且也在其它学科中发现了它的应用。这些包括在信息论和电子工程中的应用,在统计物理,在化学及在分子生物学。例如,像 Ramsey 理论、组合集合论、拟阵理论、极值图论、组合几何及相差论的组合论等论题。还包括在计算机学科的应用,如计算机科学中的数据结构、操作系统、编译理论、算法分析、逻辑设计、系统结构、容错诊断、机器定理证明等理论都是与数学和科学世界的大部分问题密切相关的,并且已经发现这些论题在其它领域中有着众多的应用。
就是把程序安装在计算机上,你按“下一步”,最后点“完成”。 你能到网络来我们很欣慰。
就是靠你输入的程序来密令机器进行自动循环工作!
是大一的计算机吧?公共课程的那个吧?夏宝岚讲得都比较仔细的,你去找上她课的学生,问他们有没有记下课堂笔记,把笔记搞定就肯定没问题了,但上面也肯定基本上没考试原题的,只是都是同样类似的方法,所以最起码要把笔记大致搞懂理解注:以上仅个人意见,挂了可不负责哦
计算机办公软件的考试属于劳动部门的技术技能考试。指的是计算机二级考试。 二级office: 按照新大纲,需要学习的内容有:计算机的基础知识,Word的功能和使用 ,Excel的功能和使用,PowerPoint的功能和使用。 二级开始内容: 计算机二级考试包含语言程序设计,包括C、C++、Java、Visual Basic、WEB程序设计;VFP,数据库程序设计(包括VisualFoxPro、Aess、MySql);MS office高级应用包括Word、EXCEL、PPT办公软件高级应用。(注:二级Delphi科目从2013年上半年开始停考,只接受补考考生报名,不再接受新考生报名。)二级C从2013年开始已从传统的笔试和上机考试改革成无纸化考试。
计算机系统分为:硬件系统和软件系统 硬件又分为:主机和外部设备 主机分为:cpu和内存储器 cpu:运算器和控制器 内存储器:DRAM和SDRAN 外部设备:外存储器、输入设备、输出设备 软件系统分为:系统软件、应用软件
每年两次报名时间,分别为5月开始,和10月开始。结束一般为一个月以上, 你可以参加10月份的报名。 如果是北京的话,你得问当地的招生电话来确定了,赶快打的问一下,别耽误了。山西的10份有一次。
以上是本人只凭以前的记忆填的,七八年没碰这些东西了,可能有误.
你说的资助可能是申请过程中国家对申请费用的减缓,另一种资助是根据你所在的地区的政策会给专利权人一定补助,每个地方不一样。还有一种就是,国家或地方为了鼓励科技创新,为企业提供各种政策优惠,资金补助,事业单位,为工作人员也有这样子的鼓励方式。
三、辨析题(10分,正确的填√,错误的填×) 1.计算机软件系统分为系统软件和应用软件两大部分( √)。 2.三位二进制数对应一位八进制数(√ )。 3.一个正数的反码与其原码相同(√ )。 4.将Windows应用程序窗口最小化后,该程序将立即关闭(× )。 5.用Word 2003编辑文档时,插入的图片默认为嵌入版式(√ )。 6.PowerPoint中的一张幻灯片必须对应一个演示文件(× )。 7.Inter中的FTP是用于文件传输的协议(√ )。 8.Windows中的文件夹实际代表的是外存储介质上的一个存储区域( √)。 9.路由器是网络中专门用来寻找路径的一种网络服务器(× )。 10.计算机病毒是一种恶意程序(√ )。 四、简答题(40分) 1.简述操作系统的功能。 操作系统是一组直接控制和管理电脑硬件资源和软件资源, 使电脑高效、协调、自动地工作,以方便用户充分而有效地利用资源的程序。 操作系统 提供 五个方面的功能:存储器管理、处理机管理、设备管理、文件管理和作业管理。 2.简述如何添加/删除Windows的组件。
(1).打开控制面板中的添加删除程序 (2).选择Windows组件 / 在打开的对话框中选择你要添加或删除的组件(提示一下,过程中要用到Windows的安装光盘(XP),VISTA不用光盘!) 3.简述IP协议如何实现互联网上任意两台计算机的通信。 在Inter中,一台计算机可以有一个或多个IP地址,就像一个人可以有多个通信地址一样,但两台或多台计算机却不能共用一个IP地址。如果有两台计算机的IP地址相同,则会引起异常现象,无论哪台计算机都将无法正常工作。 4.简述信息安全的特征 机密性、完整性、可用性 5.已知计算机的字长为8位,求十进制数—102的原码、反码和补码。 -102 [-102]原码11100110 (二进制)8位字长的话表示为E6 [-102]反码00011001 8位字长的话表示为19 [-102]补码 因为是负数 所以取反加1 10011010 8位字长的话表示为9A 希望你学习步步高升哦 好好学习计算机 呵呵 是我自己做的 可能有有失之处 请原谅 谢谢哦
毕业论文是教学科研过程的一个环节,也是学业成绩考核和评定的一种重要方式。毕业论文的目的在于总结学生在校期间的学习成果,培养学生具有综合地创造性地运用所学的全部专业知识和技能解决较为复杂问题的能力并使他们受到科学研究的基本训练。标题标题是文章的眉目。各类文章的标题,样式繁多,但无论是何种形式,总要以全部或不同的侧面体现作者的写作意图、文章的主旨。毕业论文的标题一般分为总标题、副标题、分标题几种。总标题总标题是文章总体内容的体现。常见的写法有:①揭示课题的实质。这种形式的标题,高度概括全文内容,往往就是文章的中心论点。它具有高度的明确性,便于读者把握全文内容的核心。诸如此类的标题很多,也很普遍。如《关于经济体制的模式问题》、《经济中心论》、《县级行政机构改革之我见》等。②提问式。这类标题用设问句的方式,隐去要回答的内容,实际上作者的观点是十分明确的,只不过语意婉转,需要读者加以思考罢了。这种形式的标题因其观点含蓄,轻易激起读者的注重。如《家庭联产承包制就是单干吗?》、《商品经济等同于资本主义经济吗?》等。③交代内容范围。这种形式的标题,从其本身的角度看,看不出作者所指的观点,只是对文章内容的范围做出限定。拟定这种标题,一方面是文章的主要论点难以用一句简短的话加以归纳;另一方面,交代文章内容的范围,可引起同仁读者的注重,以求引起共鸣。这种形式的标题也较普遍。如《试论我国农村的双层经营体制》、《正确处理中心和地方、条条与块块的关系》、《战后西方贸易自由化剖析》等。④用判定句式。这种形式的标题给予全文内容的限定,可伸可缩,具有很大的灵活性。文章研究对象是具体的,面较小,但引申的思想又须有很强的概括性,面较宽。这种从小处着眼,大处着手的标题,有利于科学思维和科学研究的拓展。如《从乡镇企业的兴起看中国农村的希望之光》、《科技进步与农业经济》、《从“劳动创造了美”看美的本质》等。
太难了,估计没有人回答的。请朋友自己自力更生吧。
组合数学概述 组合数学,又称为离散数学,但有时人们也把组合数学和图论加在一起算成是离散数学。组合数学是计算机出现以后迅速发展起来的一门数学分支。计算机科学就是算法的科学,而计算机所处理的对象是离散的数据,所以离散对象的处理就成了计算机科学的核心,而研究离散对象的科学恰恰就是组合数学。组合数学的发展改变了传统数学中分析和代数占统治地位的局面。现代数学可以分为两大类:一类是研究连续对象的,如分析、方程等,另一类就是研究离散对象的组合数学。组合数学不仅在基础数学研究中具有极其重要的地位,在其它的学科中也有重要的应用,如计算机科学、编码和密码学、物理、化学、生物等学科中均有重要应用。微积分和近代数学的发展为近代的工业革命奠定了基础。而组合数学的发展则是奠定了本世纪的计算机革命的基础。计算机之所以可以被称为电脑,就是因为计算机被人编写了程序,而程序就是算法,在绝大多数情况下,计算机的算法是针对离散的对象,而不是在作数值计算。正是因为有了组合算法才使人感到,计算机好象是有思维的。 组合数学不仅在软件技术中有重要的应用价值,在企业管理,交通规划,战争指挥,金融分析等领域都有重要的应用。在美国有一家用组合数学命名的公司,他们用组合数学的方法来提高企业管理的效益,这家公司办得非常成功。此外,试验设计也是具有很大应用价值的学科,它的数学原理就是组合设计。用组合设计的方法解决工业界中的试验设计问题,在美国已有专门的公司开发这方面的软件。最近,德国一位著名组合数学家利用组合数学方法研究药物结构,为制药公司节省了大量的费用,引起了制药业的关注。 在1997年11月的南开大学组合数学研究中心成立大会上,吴文俊院士指出,每个时代都有它特殊的要求,使得数学出现一个新的面貌,产生一些新的数学分支,组合数学这个新的分支也是在时代的要求下产生的。最近,吴文俊院士又指出,信息技术很可能会给数学本身带来一场根本性的变革,而组合数学则将显示出它的重要作用。杨乐院士也指出组合数学无论在应用上和理论上都具有越来越重要的位置,它今后的发展是很有生命力,很有前途的,中国应该倡导这个方面的研究工作。万哲先院士甚至举例说明了华罗庚,许宝禄,吴文俊等中国老一辈的数学家不仅重视组合数学,同时还对组合数学中的一些基本问题作了重大贡献。迫于中国组合数学发展自身的需要,以及中国信息产业发展的需要,在中国发展组合数学已经迫在眉睫,刻不容缓。 2. 组合数学与计算机软件 随着计算机网络的发展,计算机的使用已经影响到了人们的工作,生活,学习,社会活动以及商业活动,而计算机的应用根本上是通过软件来实现的。我在美国听到过一种说法,将来一个国家的经济实力可以直接从软件产业反映出来。我国在软件上的落后,要说出根本的原因可能并不是很简单的事,除了技术和科学上的原因外,可能还跟我们的文化,管理水平,教育水平,思想素质等诸多因素有关。除去这些人文因素以外,一个最根本的原因就是我国的信息技术的数学基础十分薄弱,这个问题不解决,我们就难成为软件强国。然而问题决不是这么简单,信息技术的发展已经涉及到了很深的数学知识,而数学本身也已经发展到了很深、很广的程度并不是单凭几个聪明的头脑去想想就行了,而更重要的是需要集体的合作和力量,就象软件的开发需要多方面的人员的合作。美国的软件之所以能领先,其关键就在于在数学基础上他们有很强的实力,有很多杰出的人才。一般人可能会认为数学是一门纯粹的基础科学,1+1的解决可能不会有任何实际的意义。如果真是这样,一门纯粹学科的发展落后几年,甚至十年,关系也不大。然而中国的软件产业的发展已向数学基础提出了急切的需求:网络算法和分析,信息压缩,网络安全,编码技术,系统软件,并行算法,数学机械化和计算机推理,等等。此外,与实际应用有关的还有许多许多需要数学基础的算法,如运筹规划,金融工程,计算机辅助设计等。如果我们的软件产业还是把眼光一直盯在应用软件和第二次开发,那么我们在应用软件这个领域也会让国外的企业抢去很大的市场。如果我们现在在信息技术的数学基础上,大力支持和投入,那将是亡羊补牢,犹未为晚;只要我们能抢回信息技术的数学基地,那么我们还有可能在软件产业的竞争中,扭转局面,甚至反败为胜。吴文俊院士开创和领导的数学机械化研究,为中国在信息技术领域占领了一个重要的阵地,有了雄厚的数学基础,自然就有了软件开发的竞争力。这样的阵地多几个,我们的软件产业就会产生新的局面。值得注意的是,印度有很好的统计和组合数学基础,这可能也是印度的软件产业近几年有很大发展的原因。 3. 组合数学在国外的状况 纵观全世界软件产业的情况,易见一个奇特的现象:美国处于绝对的垄断地位。造成这种现象的一个根本的原因就是计算机科学在美国的飞速发展。当今计算机科学界的最权威人士很多都是研究组合数学出身的。美国最重要的计算机科学系(MIT,Princeton,Stanford,Harvard,Yale,….)都有第一流的组合数学家。计算机科学通过对软件产业的促进,带来了巨大的效益,这已是不争之事实。组合数学在国外早已成为十分重要的学科,甚至可以说是计算机科学的基础。一些大公司,如IBM,AT&T都有全世界最强的组合研究中心。Microsoft 的Bill Gates近来也在提倡和支持计算机科学的基础研究。例如,Bell实验室的有关线性规划算法的实现,以及有关计算机网络的算法,由于有明显的商业价值,显然是没有对外公开的。美国已经有一种趋势,就是与新的算法有关的软件是可以申请专利的。如果照这种趋势发展,世界各国对组合数学和计算机算法的投入和竞争必然日趋激烈。美国政府也成立了离散数学及理论计算机科学中心DIMACS(与Princeton大学,Rutgers大学,AT&T 联合创办的,设在Rutgers大学),该中心已是组合数学理论计算机科学的重要研究阵地。美国国家数学科学研究所(Mathematical Sciences Research Institute,由陈省身先生创立)在1997年选择了组合数学作为研究专题,组织了为期一年的研究活动。日本的NEC公司还在美国的设立了研究中心,理论计算机科学和组合数学已是他们重要的研究课题,该中心主任R. Tarjan即是组合数学的权威。我所熟悉的美国重要的国家实际室(Los Alamos国家实验室,以造出第一颗原子弹著称于世),从曼哈顿计划以来一直重视应用数学的研究,包括组合数学的研究。我所接触到的有关组合数学的计算机模拟项目经费达三千万美元。不仅如此,该实验室最近还在积极充实组合数学方面的研究实力。美国另外一个重要的国家实验室Sandia国家实验室有一个专门研究组合数学和计算机科学的机构,主要从事组合编码理论和密码学的研究,在美国政府以及国际学术界都具有很高的地位。由于生物学中的DNA的结构和生物现象与组合数学有密切的联系,各国对生物信息学的研究都很重视,这也是组合数学可以发挥作用的一个重要领域。前不久召开的北京香山会议就体现了国家对生物信息学的高度重视。据说IBM也将成立一个生物信息学研究中心。由于DNA就是组合数学中的一个序列结构,美国科学院院士,近代组合数学的奠基人Rota教授预言,生物学中的组合问题将成为组合数学的一个前沿领域。 美国的大学,国家研究机构,工业界,军方和情报部门都有许多组合数学的研究中心,在研究上投入了大量的经费。但他们得到的收益远远超过了他们的投入,更主要的是他们还聚集了组合数学领域全世界最优秀的人才。高层次的软件产品处处用到组合数学,更确切地说就是组合算法。传统的计算机算法可以分为两大类,一类是组合算法,一类是数值算法(包括计算数学和与处理各种信息数据有关的信息学)。依我个人的浅见,近年来计算机算法又多了一类:那就是符号计算算法。吴文俊院士开创的机器证明方法就属于符号计算,引起了国际上的高度评价,被称为吴方法。而国际上还有专门的符号计算杂志。符号算法和吴方法跟代数组合学也有十分密切的联系。组合数学,数值计算(包括计算数学,科学计算,非线性科学,和与处理各种信息数据有关的信息学)和统计学可能是应用最广的数学分支,而组合数学的价值甚至不亚于统计学和数值计算。由于数学机械化近年来的发展和在计算机科学中的重要性,把数学机械化,科学计算和组合数学组合起来,就可以说是中国信息产业的基础。组合数学家H. Wilf和D. Zeilberger1998因为在组合恒等式的机械化证明方面的成果,获得1998年美国数学会的Steele奖。 Gian-Carlo Rota教授在他去年不幸逝世之前,还专门向我提出,希望我向中国有关部门和领导人呼吁,组合数学是计算机软件产业的基础,中国最终一定能成为一个软件大国,但是要实现这个目标的一个突破点就是发展组合数学。中国在软件技术上远远落后于美国,而在组合数学上则更是落后于美国和欧洲。如果中国只是想在软件技术上跟着西方走,而不在组合数学上下功夫,那么中国的软件将一直处于落后的状态。他特别强调组合数学在计算机科学中的作用,以及在大学计算机系加强组合数学教学和人才培养。 最近Thomson Science公司创刊的一份电子刊物《离散数学和理论计算机科学》即是一个很好的说明。它的内容涉及离散数学和计算机科学的众多方面。由于计算机软件的促进和需求,组合数学已成为一门既广博又深奥的学科,需要很深的数学基础,逐渐成为了数学的主流分支。本世纪公认的伟大数学家盖尔芳德预言组合数学和几何学将是下一世纪数学研究的前沿阵地。这一观点不仅得到国际数学界的赞同,也得到了中国数学界的赞同和响应。 加拿大在Montreal成立了试验数学研究中心,他们的思路可能和吴文俊院士的数学机械化研究中心的发展思路类似,使数学机械化,算法化,不仅使数学为计算机科学服务,同时也使计算机为数学研究服务。吴文俊院士指出,中国传统数学中本身就有浓厚的算法思想。 今后的计算机要向更加智能化的方向发展,其出路仍然是数学的算法,和数学的机械化。另外的一个有说服力的现象是,组合数学家总是可以在大学的计算机系或者在计算机公司找到很好的工作,一个优秀的组合数学家自然就是一个优秀的计算机科学家。相反,美国所有大学计算机系都有组合数学的课程。 除上述以外,欧洲也在积极发展组合数学,英国、法国、德国、荷兰、丹麦、奥地利、瑞典、意大利、西班牙等国家都建立了各种形式的组合数学研究中心。近几年,南美国家也在积极推动组合数学的研究。澳大利亚,新西兰也组建了很强的组合数学研究机构。值得一提的是亚洲的发达国家也十分重视组合数学的研究。日本有组合数学研究中心,并且从美国引进人才,不仅支持日本国内的研究,还出资支持美国的有关课题的研究,这样使日本的组合数学这几年的发展极为迅速。台湾、香港两地也从美国引进人才,大力发展组合数学。新加坡,韩国,马来西亚也在积极推动组合数学的研究和人才培养。台湾的数学研究中心也正在考虑把组合数学作为重点方向来发展。世界各地对组合数学的如此钟爱显然是有原因的,那就是没有组合数学就没有计算机科学,没有计算机软件。 4. 组合数学花絮 ** 在日常生活中我们常常遇到组合数学的问题。如果你仔细留心一张世界地图,你会发现用一种颜色对一个国家着色,那么一共只需要四种颜色就能保证每两个相邻的国家的颜色不同。这样的着色效果能使每一个国家都能清楚地显示出来。但要证明这个结论确是一个著名的世界难题,最终借助计算机才得以解决,最近人们才发现了一个更简单的证明。 ** 我国古代的河洛图上记载了三阶幻方,即把从一到九这九个数按三行三列的队行排列,使得每行,每列,以及两条对角线上的三个数之和都是一十五。组合数学中有许多象幻方这样精巧的结构。1977年美国旅行者1号、2号宇宙飞船就带上了幻方以作为人类智慧的信号。 ** 当你装一个箱子时,你会发现要使箱子尽可能装满不是一件很容易的事,你往往需要做些调整。从理论上讲,装箱问题是一个很难的组合数学问题,即使用计算机也是不容易解决的。 ** 在中小学的数学游戏中,有这样一个问题,一个船夫要把一只狼,一只羊和一棵白菜运过河。问题是当人不在场时,狼要吃羊,羊要吃白菜,而他的船每趟只能运其中的一个。他怎样才能把三者都运过河呢?这就是一个很典型、很简单的组合数学问题。 ** 我们还会遇到更复杂的调度和安排问题。例如,在生产原子弹的曼哈顿计划中,涉及到很多工序,许多人员的安排,很多元件的生产,怎样安排各种人员的工作,以及各种工序间的衔接,从而使整个工期的时间尽可能短?这些都是组合数学典型例子。 ** 航空调度和航班的设定也是组合数学的问题。怎样确定各个航班以满足 不同旅客转机的需要,同时也使得每个机场的航班起落分布合理。此外,在一些航班有延误等特殊情况下,怎样作最合理的调整,这些都是 组合数学的问题。 ** 对于城市的交通管理,交通规划,哪些地方可能是阻塞要地,哪些地方 应该设单行道,立交桥建在哪里最合适,红绿灯怎样设定最合理, 如此等等,全是组合数学的问题。 ** 一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的街道,他应该怎样选择什么样的路径,这就是著名的"中国邮递员问题",由中国组合数学家管梅谷教授提出,著名组合数学家,J. Edmonds和他的合作者给出了一个解答。 ** 一个通讯网络怎样布局最节省?美国的贝尔实验室和IBM公司都有世界一流的组合数学家在研究这个问题,这个问题直接关系到巨大的经济利益。 ** 据说,假日饭店的管理中,也严格规定了有关的工序,如清洁工的第一步是换什么,清洗什么,第二步又做什么,总之,他进出房间的次数应该最少。既然,这样一个简单的工作都需要讲究工序,那么一个复杂的工程就更不用说了。 ** 库房和运输的管理也是典型的组合数学问题。怎样安排运输使得库房充分发挥作用,进一步来说,货物放在什么地方最便于存取(如存储时间短的应该放在容易存取的地方)。 ** 我们知道,用形状相同的方型砖块可以把一个地面铺满(不考虑边缘的情况),但是如果用不同形状,而又非方型的砖块来铺一个地面,能否铺满呢?这不仅是一个与实际相关的问题,也涉及到很深的组合数学问题。 ** 组合数学中有一个著名问题:是否存在稳定婚姻的问题。假如能找到两对夫妇(如张(男)--李(女)和赵(男)--王(女)),如果张(男)更喜欢王(女),而王(女)也更喜欢张(男),那么这样就可能有潜在的不稳定性。组合数学的方法可以找到一种婚姻的安排方法,使得没有上述的不稳定情况出现(当然这只是理论上的结论)。这种组合数学的方法却有 一个实际的用途:美国的医院在确定录取住院医生时,他们将考虑申请者的志愿的先后次序,同时也给申请排序。按这样的 次序考虑出的总的方案将没有医院和申请者两者同时后悔的情况。 实际上,高考学生的最后录取方案也可以用这种方法。 ** 组合数学还可用于金融分析,投资方案的确定,怎样找出好的投资组合以降低投资风险。南开大学组合数学研究中心开发出了"金沙股市风险分析系统"现已投放市场,为短线投资者提供了有效的风险防范工具。 总之,组合数学无处不在,它的主要应用就是在各种复杂关系中找出最优的方案。所以组合数学完全可以看成是一门量化的关系学,一门量化了的运筹学,一门量化了的管理学。 胡锦涛同志在1998年接见"五四"青年奖章时发表的讲话中指出,组合数学不同于传统的纯数学的一个分支,它还是一门应用学科,一门交叉学科。他希望中国的组合数学研究能够为国家的经济建设服务。 如果21世纪是信息社会的世纪,那么21世纪也必将是组合数学大有可为的世纪。
你们学校也要提交译文是吧 怎么现在才交啊 现在都在忙着毕业论文的事情 估计没人有空来帮你翻译的你直接去cnki找篇相似的好了 用google翻译 效果也蛮好的 或者找本有中文翻译而且相关的书 对照英文原版就行了再说 译文这种东西 没人去仔细看的或者你提到200分试试吧
随着学生主体的变化,新的科技成果的出现,高等数学创新成为必然的趋势。下面是我为大家整理的高等数学论文,供大家参考。
一、高等数学在地方高等职业教育中遇到的问题及解决办法
(一)数学师资力量短缺,教师学历偏低
地方高等职业学校通常有以下办学途径:一是通过改革,将原有高等专科学校升格成规范化的高等职业院校;二是将具备条件的成人高校扩大招生,强强联合办学,突出高职特色;三是发挥一些重点中专的专业优势,在校内办高职班。由于以上原因,在现阶段的高职院校中,存在一部分学历不高的数学教师,这既影响了数学课程的整体教学水平,又影响了学生整体素质的培养与发展。要解决这一问题就需要做到以下几点:1.依托全国教师培训基地和现有的高等院校教师培训机制,加强对数学课教师的培训,做到教师在职培训和脱产培训相结合,以在职培训为主,通过有计划地培训,促进教师学历达标。2.提高高职院校人才录用标准,在政策和待遇方面给予照顾,引进更多高学历、高水平的数学专业人才。
(二)学生对数学课重要性认识不够,学习热情不高
目前,在高职院校学生中普遍存在着“专业至上”的观念。他们片面地认为只要专业课学好了,其他的文化课无足轻重。所以数学课堂上出现了出勤人数少、成绩普遍偏低的情况。针对这一现象,教师应该处理好数学课和专业课之间的时间分配比例,让学生认识到二者相辅相成的关系,提高他们对数学课重要性的认识。在教学实践中,笔者发现很多学生对数学缺乏学习兴趣。他们不习惯数学的独特结构和抽象的思维方式,加之高职数学课跨度大、内容多、解析难,学生学习数学如见猛虎。这就要求教师在教学中采取灵活多变的教学方法,想方设法地全面激发学生的兴趣关注点,进而带动他们的思维,从而达到课堂气氛轻松活跃、教学成效显著的目的。兴趣是最好的老师,从心理学角度来讲,兴趣点的刺激更有利于学习者的理解和记忆。这种兴趣的培养不仅仅对学生学习目前的课程有利,对于学生今后的自主学习也会发挥出不可替代的作用。
(三)高等数学课程设置不合理,教学与实际应用脱节
由于高等职业教育的教学内容和教材体系不同,高职院校数学课程的安排与普通大学有明显的区别。它的课程设置应根据培训目标、教学计划等内容,合理安排教学方法和步骤。高职数学课程改革的目标应以培养高级技术应用型人才为建设目标,从教学内容和课程体系中择优选择,并围绕这一目标有层次有步骤地实施。比如,高职院校的数学课程设置,在统计、公共管理类的专业上,就应当凸显数学学科特点,强化概率论与数理统计等数学基础课程的教学;在涉及计算机类的高等数学课程设置时,就应该加强数学逻辑思维和离散数学的课堂教学,让学生认识到数学的重要性,从而缩短理论与实践的距离;在涉及到医学类的教学时,应开设“模糊数学”和“线性代数”两部分内容,其目的是在高职阶段让学生在基本掌握微积分知识的前提下,拓宽学生的数学视野,为今后相关的科学研究提供多样性的数学方法,同时培养学生缜密清晰的思维、严谨科学的方法和能力。
二、总结
高职教育是以培养学生应用能力为主的教育方式,所以在高职数学教学中应当强调以实际应用为主要目标,这既适应了数学教学改革的要求,也是今后的发展方向。课程改革既要侧重基础性、应用性,又要增强科学性和理论性;既要加强数学在实际当中的应用,又不应忽视数学作为独立学科的学科特色;既要把握“适度够用”原则,又要把握好它在高职教育中的重新地位,以做好数学课的学科建设工作。
一、网络教育高等数学的现状分析
1.学生方面。通过笔者多年来从事高等数学的网上教学工作来看,网络教育学院上的培养目标主要是面向成人在职人员,为社会培养更多的适用性、应用型人才。然而网络教育学生普遍数学基础较差,个别人甚至严重匿乏。包括有一部分学生没有参加过高考等高中阶段的学习,有一部分学生已参加工作多年早已将有关高等数学知识遗忘。面对这种情况,如果网络教育教师只是单纯地辅导高等数学知识,就会存在一部分学生由于基础差而跟不上高等数学的学习。另外厂部分学生不仅基础较差而且学习方法都很难适应高等数学的学习,再加上对网络教育学习环境不适应严重影响学习质量。
2.教师方面。根据网络教育的目前情况来看很多高校聘用的网络教育教师都是来自其他院校的兼职人员,他们很难把大部分精力用于网络教育高等数学的教学中。从长远发展看,网络教育学院应该拥有自己的专职教师队伍。有的高校聘用的大批高学历、高素质的教师队伍均为刚毕业的优秀人才。他们年龄较小掌习能力较强对工作充满极大热情。但由于他们从小受到传统教育观的影响,对网络教育的学生要求习惯同高校全日制统招生进行比较,而且教师队伍最初成立无历史借鉴周此缺乏一定的教学和实践经验。这就需要教师逐渐掌握网络教育学生的实际水平和个人要求充分利用网络教育的现代化教学水平遵循教学原则顺利实现高等数学的教学目的。
二、网络教育高等数学的教学初探
教学原则是有效进行教学必须遵循的基本要求。它既指导教师的教也指导学生的学应贯彻于教学过程的各个方面和始终。那么根据高等数学的教学特点,教学原则应贯彻以下几个方面:
1.科学性和思想性统一原则。网络教育学院的培养对象是成人在职人员,他们学习的侧重点偏向于跟自己职业相关的专业知识对高等数学等基础课缺乏重视肩个别学生会认为基础课无用,没有什么学习价值。这些都是学习态度不够端正掌习思想不够明确的表现。针对这种情况,可以通过网上教学向学生说明高等数学学习的重要性和必要性指出数学也是一种思想方法掌习数学的过程就是思维训练的过程。人类社会的进步与数学这门科学的广泛应用是分不开的。尤其到了现代现代数学正成为科技发展的强大动力同时也广泛和深入地渗透到各个领域。通过这些讲述河以提高学生的学习意识,为高等数学的学习奠定思想基础。另外还有很多学生学习的主动性很强但缺少科学合理的学习方法,即使花费很多的学习时间却没有达到良好的学习效果。这就需要教师加以引导通过网上教学同学生积极交流和讨论高等数学有益的学习方法,提高学生的学习能力。个人认为学习高等数学之前要对初等数学知识有一定的了解。如基本初等函数及其计算公式会在高等数学中再次重述常用的几何公式、不等式和数学归纳法会对微积分的学习有所帮助;方程的解法是学会微分方程的基础二项式定理、数列公式、因式分解公式是求有关无穷级数相关知识的基本方法等等。这些都是有益的学习方法经过实践认证得到了学生的充分肯定。
2.理论联系实际原则。传统高等数学的教学过于注重理论忽视概念产生的实际背景和数学方法的实际应用。网上教学就应该在淡化理论的同时,加深对数学概念的理解和应用。高等数学的概念可以从学生熟悉的生活实例或与专业相关联的实例引出从而激发学生的学习兴趣。如讲解导数概念时河以通过求变速直线运动瞬时速度的过程归纳出求解方法步骤撇开具体意义得到“导数(变化率)”的概念。还可根据不同专业的学生同时介绍与变化率有关的问题。适用于机电类专业学生河介绍圆周运动的角速度是转角对时间的导数、非恒定电流的电流强度是电量对于时间的导数等变化率问题适用于经济类专业学生河介绍产品总产量对时间的导数就是总产量的变化率、产品总成本对产量的导数就是产品总成本的变化率(边际成本)等等。在引用实例讲述知识后还可以引入典型例题。通过实际问题引出数学知识,再反过来论证数学知识在生活实际中应用这不仅提高了学生学习的兴趣减少了数学学习的枯燥性同时也给学生建立了一种数学建模的思想使学生所学的理论知识能够进一步联系生产实际并为其他学科服务。
高数论文什么是微积分?它是一种数学思想,‘无限细分’就是微分,‘无限求和’就是积分。无限就是极限,极限的思想是微积分的基础,它是用一种运动的思想看待问题。比如,子弹飞出枪膛的瞬间速度就是微分的概念,子弹每个瞬间所飞行的路程之和就是积分的概念 如果将整个数学比作一棵大树,那么初等数学是树的根,名目繁多的数学分支是树枝,而树干的主要部分就是微积分。微积分堪称是人类智慧最伟大的成就之一。从17世纪开始,随着社会的进步和生产力的发展,以及如航海、天文、矿山建设等许多课题要解决,数学也开始研究变化着的量,数学进入了“变量数学”时代,即微积分不断完善成为一门学科。整个17世纪有数十位科学家为微积分的创立做了开创性的研究,但使微积分成为数学的一个重要分支的还是牛顿和莱布尼茨。 从微积分成为一门学科来说,是在17世纪,但是,微分和积分的思想早在古代就已经产生了。公元前3世纪,古希腊的数学家、力学家阿基米德(公元前287—前212)的著作《圆的测量》和《论球与圆柱》中就已含有微积分的萌芽,他在研究解决抛物线下的弓形面积、球和球冠面积、螺线下的面积和旋转双曲线的体积的问题中就隐含着近代积分的思想。作为微积分的基础极限理论来说,早在我国的古代就有非常详尽的论述,比如庄周所著的《庄子》一书中的“天下篇”中,著有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。三国时期的刘徽在他的割圆术中提出“割之弥细,所失弥少,割之又割以至于不可割,则与圆合体而无所失矣”。他在1615年《测量酒桶体积的新科学》一书中,就把曲线看成边数无限增大的直线形。圆的面积就是无穷多个三角形面积之和,这些都可视为典型极限思想的佳作。意大利数学家卡瓦列利在1635年出版的《连续不可分几何》,就把曲线看成无限多条线段(不可分量)拼成的。这些都为后来的微积分的诞生作了思想准备。 17世纪生产力的发展推动了自然科学和技术的发展,不但已有的数学成果得到进一步巩固、充实和扩大,而且由于实践的需要,开始研究运动着的物体和变化的量,这样就获得了变量的概念,研究变化着的量的一般性和它们之间的依赖关系。到了17世纪下半叶,在前人创造性研究的基础上,英国大数学家、物理学家艾萨克·牛顿(1642-1727)是从物理学的角度研究微积分的,他为了解决运动问题,创立了一种和物理概念直接联系的数学理论,即牛顿称之为“流数术”的理论,这实际上就是微积分理论。牛顿的有关“流数术”的主要著作是《求曲边形面积》、《运用无穷多项方程的计算法》和《流数术和无穷极数》。这些概念是力学概念的数学反映。牛顿认为任何运动存在于空间,依赖于时间,因而他把时间作为自变量,把和时间有关的固变量作为流量,不仅这样,他还把几何图形——线、角、体,都看作力学位移的结果。因而,一切变量都是流量。 牛顿指出,“流数术”基本上包括三类问题。 (l)“已知流量之间的关系,求它们的流数的关系”,这相当于微分学。 (2)已知表示流数之间的关系的方程,求相应的流量间的关系。这相当于积分学,牛顿意义下的积分法不仅包括求原函数,还包括解微分方程。 (3)“流数术”应用范围包括计算曲线的极大值、极小值、求曲线的切线和曲率,求曲线长度及计算曲边形面积等。 牛顿已完全清楚上述(l)与(2)两类问题中运算是互逆的运算,于是建立起微分学和积分学之间的联系。 牛顿在1665年5月20目的一份手稿中提到“流数术”,因而有人把这一天作为诞生微积分的标志。 莱布尼茨使微积分更加简洁和准确 而德国数学家莱布尼茨(G.W.Leibniz 1646-1716)则是从几何方面独立发现了微积分,在牛顿和莱布尼茨之前至少有数十位数学家研究过,他们为微积分的诞生作了开创性贡献。但是池们这些工作是零碎的,不连贯的,缺乏统一性。莱布尼茨创立微积分的途径与方法与牛顿是不同的。莱布尼茨是经过研究曲线的切线和曲线包围的面积,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则的。牛顿在微积分的应用上更多地结合了运动学,造诣较莱布尼茨高一筹,但莱布尼茨的表达形式采用数学符号却又远远优于牛顿一筹,既简洁又准确地揭示出微积分的实质,强有力地促进了高等数学的发展。 莱布尼茨创造的微积分符号,正像印度——阿拉伯数码促进了算术与代数发展一样,促进了微积分学的发展,莱布尼茨是数学史上最杰出的符号创造者之一。 牛顿当时采用的微分和积分符号现在不用了,而莱布尼茨所采用的符号现今仍在使用。莱布尼茨比别人更早更明确地认识到,好的符号能大大节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。
组合数学概述 组合数学,又称为离散数学,但有时人们也把组合数学和图论加在一起算成是离散数学。组合数学是计算机出现以后迅速发展起来的一门数学分支。计算机科学就是算法的科学,而计算机所处理的对象是离散的数据,所以离散对象的处理就成了计算机科学的核心,而研究离散对象的科学恰恰就是组合数学。组合数学的发展改变了传统数学中分析和代数占统治地位的局面。现代数学可以分为两大类:一类是研究连续对象的,如分析、方程等,另一类就是研究离散对象的组合数学。组合数学不仅在基础数学研究中具有极其重要的地位,在其它的学科中也有重要的应用,如计算机科学、编码和密码学、物理、化学、生物等学科中均有重要应用。微积分和近代数学的发展为近代的工业革命奠定了基础。而组合数学的发展则是奠定了本世纪的计算机革命的基础。计算机之所以可以被称为电脑,就是因为计算机被人编写了程序,而程序就是算法,在绝大多数情况下,计算机的算法是针对离散的对象,而不是在作数值计算。正是因为有了组合算法才使人感到,计算机好象是有思维的。 组合数学不仅在软件技术中有重要的应用价值,在企业管理,交通规划,战争指挥,金融分析等领域都有重要的应用。在美国有一家用组合数学命名的公司,他们用组合数学的方法来提高企业管理的效益,这家公司办得非常成功。此外,试验设计也是具有很大应用价值的学科,它的数学原理就是组合设计。用组合设计的方法解决工业界中的试验设计问题,在美国已有专门的公司开发这方面的软件。最近,德国一位著名组合数学家利用组合数学方法研究药物结构,为制药公司节省了大量的费用,引起了制药业的关注。 在1997年11月的南开大学组合数学研究中心成立大会上,吴文俊院士指出,每个时代都有它特殊的要求,使得数学出现一个新的面貌,产生一些新的数学分支,组合数学这个新的分支也是在时代的要求下产生的。最近,吴文俊院士又指出,信息技术很可能会给数学本身带来一场根本性的变革,而组合数学则将显示出它的重要作用。杨乐院士也指出组合数学无论在应用上和理论上都具有越来越重要的位置,它今后的发展是很有生命力,很有前途的,中国应该倡导这个方面的研究工作。万哲先院士甚至举例说明了华罗庚,许宝禄,吴文俊等中国老一辈的数学家不仅重视组合数学,同时还对组合数学中的一些基本问题作了重大贡献。迫于中国组合数学发展自身的需要,以及中国信息产业发展的需要,在中国发展组合数学已经迫在眉睫,刻不容缓。 2. 组合数学与计算机软件 随着计算机网络的发展,计算机的使用已经影响到了人们的工作,生活,学习,社会活动以及商业活动,而计算机的应用根本上是通过软件来实现的。我在美国听到过一种说法,将来一个国家的经济实力可以直接从软件产业反映出来。我国在软件上的落后,要说出根本的原因可能并不是很简单的事,除了技术和科学上的原因外,可能还跟我们的文化,管理水平,教育水平,思想素质等诸多因素有关。除去这些人文因素以外,一个最根本的原因就是我国的信息技术的数学基础十分薄弱,这个问题不解决,我们就难成为软件强国。然而问题决不是这么简单,信息技术的发展已经涉及到了很深的数学知识,而数学本身也已经发展到了很深、很广的程度并不是单凭几个聪明的头脑去想想就行了,而更重要的是需要集体的合作和力量,就象软件的开发需要多方面的人员的合作。美国的软件之所以能领先,其关键就在于在数学基础上他们有很强的实力,有很多杰出的人才。一般人可能会认为数学是一门纯粹的基础科学,1+1的解决可能不会有任何实际的意义。如果真是这样,一门纯粹学科的发展落后几年,甚至十年,关系也不大。然而中国的软件产业的发展已向数学基础提出了急切的需求:网络算法和分析,信息压缩,网络安全,编码技术,系统软件,并行算法,数学机械化和计算机推理,等等。此外,与实际应用有关的还有许多许多需要数学基础的算法,如运筹规划,金融工程,计算机辅助设计等。如果我们的软件产业还是把眼光一直盯在应用软件和第二次开发,那么我们在应用软件这个领域也会让国外的企业抢去很大的市场。如果我们现在在信息技术的数学基础上,大力支持和投入,那将是亡羊补牢,犹未为晚;只要我们能抢回信息技术的数学基地,那么我们还有可能在软件产业的竞争中,扭转局面,甚至反败为胜。吴文俊院士开创和领导的数学机械化研究,为中国在信息技术领域占领了一个重要的阵地,有了雄厚的数学基础,自然就有了软件开发的竞争力。这样的阵地多几个,我们的软件产业就会产生新的局面。值得注意的是,印度有很好的统计和组合数学基础,这可能也是印度的软件产业近几年有很大发展的原因。 3. 组合数学在国外的状况 纵观全世界软件产业的情况,易见一个奇特的现象:美国处于绝对的垄断地位。造成这种现象的一个根本的原因就是计算机科学在美国的飞速发展。当今计算机科学界的最权威人士很多都是研究组合数学出身的。美国最重要的计算机科学系(MIT,Princeton,Stanford,Harvard,Yale,….)都有第一流的组合数学家。计算机科学通过对软件产业的促进,带来了巨大的效益,这已是不争之事实。组合数学在国外早已成为十分重要的学科,甚至可以说是计算机科学的基础。一些大公司,如IBM,AT&T都有全世界最强的组合研究中心。Microsoft 的Bill Gates近来也在提倡和支持计算机科学的基础研究。例如,Bell实验室的有关线性规划算法的实现,以及有关计算机网络的算法,由于有明显的商业价值,显然是没有对外公开的。美国已经有一种趋势,就是与新的算法有关的软件是可以申请专利的。如果照这种趋势发展,世界各国对组合数学和计算机算法的投入和竞争必然日趋激烈。美国政府也成立了离散数学及理论计算机科学中心DIMACS(与Princeton大学,Rutgers大学,AT&T 联合创办的,设在Rutgers大学),该中心已是组合数学理论计算机科学的重要研究阵地。美国国家数学科学研究所(Mathematical Sciences Research Institute,由陈省身先生创立)在1997年选择了组合数学作为研究专题,组织了为期一年的研究活动。日本的NEC公司还在美国的设立了研究中心,理论计算机科学和组合数学已是他们重要的研究课题,该中心主任R. Tarjan即是组合数学的权威。我所熟悉的美国重要的国家实际室(Los Alamos国家实验室,以造出第一颗原子弹著称于世),从曼哈顿计划以来一直重视应用数学的研究,包括组合数学的研究。我所接触到的有关组合数学的计算机模拟项目经费达三千万美元。不仅如此,该实验室最近还在积极充实组合数学方面的研究实力。美国另外一个重要的国家实验室Sandia国家实验室有一个专门研究组合数学和计算机科学的机构,主要从事组合编码理论和密码学的研究,在美国政府以及国际学术界都具有很高的地位。由于生物学中的DNA的结构和生物现象与组合数学有密切的联系,各国对生物信息学的研究都很重视,这也是组合数学可以发挥作用的一个重要领域。前不久召开的北京香山会议就体现了国家对生物信息学的高度重视。据说IBM也将成立一个生物信息学研究中心。由于DNA就是组合数学中的一个序列结构,美国科学院院士,近代组合数学的奠基人Rota教授预言,生物学中的组合问题将成为组合数学的一个前沿领域。 美国的大学,国家研究机构,工业界,军方和情报部门都有许多组合数学的研究中心,在研究上投入了大量的经费。但他们得到的收益远远超过了他们的投入,更主要的是他们还聚集了组合数学领域全世界最优秀的人才。高层次的软件产品处处用到组合数学,更确切地说就是组合算法。传统的计算机算法可以分为两大类,一类是组合算法,一类是数值算法(包括计算数学和与处理各种信息数据有关的信息学)。依我个人的浅见,近年来计算机算法又多了一类:那就是符号计算算法。吴文俊院士开创的机器证明方法就属于符号计算,引起了国际上的高度评价,被称为吴方法。而国际上还有专门的符号计算杂志。符号算法和吴方法跟代数组合学也有十分密切的联系。组合数学,数值计算(包括计算数学,科学计算,非线性科学,和与处理各种信息数据有关的信息学)和统计学可能是应用最广的数学分支,而组合数学的价值甚至不亚于统计学和数值计算。由于数学机械化近年来的发展和在计算机科学中的重要性,把数学机械化,科学计算和组合数学组合起来,就可以说是中国信息产业的基础。组合数学家H. Wilf和D. Zeilberger1998因为在组合恒等式的机械化证明方面的成果,获得1998年美国数学会的Steele奖。 Gian-Carlo Rota教授在他去年不幸逝世之前,还专门向我提出,希望我向中国有关部门和领导人呼吁,组合数学是计算机软件产业的基础,中国最终一定能成为一个软件大国,但是要实现这个目标的一个突破点就是发展组合数学。中国在软件技术上远远落后于美国,而在组合数学上则更是落后于美国和欧洲。如果中国只是想在软件技术上跟着西方走,而不在组合数学上下功夫,那么中国的软件将一直处于落后的状态。他特别强调组合数学在计算机科学中的作用,以及在大学计算机系加强组合数学教学和人才培养。 最近Thomson Science公司创刊的一份电子刊物《离散数学和理论计算机科学》即是一个很好的说明。它的内容涉及离散数学和计算机科学的众多方面。由于计算机软件的促进和需求,组合数学已成为一门既广博又深奥的学科,需要很深的数学基础,逐渐成为了数学的主流分支。本世纪公认的伟大数学家盖尔芳德预言组合数学和几何学将是下一世纪数学研究的前沿阵地。这一观点不仅得到国际数学界的赞同,也得到了中国数学界的赞同和响应。 加拿大在Montreal成立了试验数学研究中心,他们的思路可能和吴文俊院士的数学机械化研究中心的发展思路类似,使数学机械化,算法化,不仅使数学为计算机科学服务,同时也使计算机为数学研究服务。吴文俊院士指出,中国传统数学中本身就有浓厚的算法思想。 今后的计算机要向更加智能化的方向发展,其出路仍然是数学的算法,和数学的机械化。另外的一个有说服力的现象是,组合数学家总是可以在大学的计算机系或者在计算机公司找到很好的工作,一个优秀的组合数学家自然就是一个优秀的计算机科学家。相反,美国所有大学计算机系都有组合数学的课程。 除上述以外,欧洲也在积极发展组合数学,英国、法国、德国、荷兰、丹麦、奥地利、瑞典、意大利、西班牙等国家都建立了各种形式的组合数学研究中心。近几年,南美国家也在积极推动组合数学的研究。澳大利亚,新西兰也组建了很强的组合数学研究机构。值得一提的是亚洲的发达国家也十分重视组合数学的研究。日本有组合数学研究中心,并且从美国引进人才,不仅支持日本国内的研究,还出资支持美国的有关课题的研究,这样使日本的组合数学这几年的发展极为迅速。台湾、香港两地也从美国引进人才,大力发展组合数学。新加坡,韩国,马来西亚也在积极推动组合数学的研究和人才培养。台湾的数学研究中心也正在考虑把组合数学作为重点方向来发展。世界各地对组合数学的如此钟爱显然是有原因的,那就是没有组合数学就没有计算机科学,没有计算机软件。 4. 组合数学花絮 ** 在日常生活中我们常常遇到组合数学的问题。如果你仔细留心一张世界地图,你会发现用一种颜色对一个国家着色,那么一共只需要四种颜色就能保证每两个相邻的国家的颜色不同。这样的着色效果能使每一个国家都能清楚地显示出来。但要证明这个结论确是一个著名的世界难题,最终借助计算机才得以解决,最近人们才发现了一个更简单的证明。 ** 我国古代的河洛图上记载了三阶幻方,即把从一到九这九个数按三行三列的队行排列,使得每行,每列,以及两条对角线上的三个数之和都是一十五。组合数学中有许多象幻方这样精巧的结构。1977年美国旅行者1号、2号宇宙飞船就带上了幻方以作为人类智慧的信号。 ** 当你装一个箱子时,你会发现要使箱子尽可能装满不是一件很容易的事,你往往需要做些调整。从理论上讲,装箱问题是一个很难的组合数学问题,即使用计算机也是不容易解决的。 ** 在中小学的数学游戏中,有这样一个问题,一个船夫要把一只狼,一只羊和一棵白菜运过河。问题是当人不在场时,狼要吃羊,羊要吃白菜,而他的船每趟只能运其中的一个。他怎样才能把三者都运过河呢?这就是一个很典型、很简单的组合数学问题。 ** 我们还会遇到更复杂的调度和安排问题。例如,在生产原子弹的曼哈顿计划中,涉及到很多工序,许多人员的安排,很多元件的生产,怎样安排各种人员的工作,以及各种工序间的衔接,从而使整个工期的时间尽可能短?这些都是组合数学典型例子。 ** 航空调度和航班的设定也是组合数学的问题。怎样确定各个航班以满足 不同旅客转机的需要,同时也使得每个机场的航班起落分布合理。此外,在一些航班有延误等特殊情况下,怎样作最合理的调整,这些都是 组合数学的问题。 ** 对于城市的交通管理,交通规划,哪些地方可能是阻塞要地,哪些地方 应该设单行道,立交桥建在哪里最合适,红绿灯怎样设定最合理, 如此等等,全是组合数学的问题。 ** 一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的街道,他应该怎样选择什么样的路径,这就是著名的"中国邮递员问题",由中国组合数学家管梅谷教授提出,著名组合数学家,J. Edmonds和他的合作者给出了一个解答。 ** 一个通讯网络怎样布局最节省?美国的贝尔实验室和IBM公司都有世界一流的组合数学家在研究这个问题,这个问题直接关系到巨大的经济利益。 ** 据说,假日饭店的管理中,也严格规定了有关的工序,如清洁工的第一步是换什么,清洗什么,第二步又做什么,总之,他进出房间的次数应该最少。既然,这样一个简单的工作都需要讲究工序,那么一个复杂的工程就更不用说了。 ** 库房和运输的管理也是典型的组合数学问题。怎样安排运输使得库房充分发挥作用,进一步来说,货物放在什么地方最便于存取(如存储时间短的应该放在容易存取的地方)。 ** 我们知道,用形状相同的方型砖块可以把一个地面铺满(不考虑边缘的情况),但是如果用不同形状,而又非方型的砖块来铺一个地面,能否铺满呢?这不仅是一个与实际相关的问题,也涉及到很深的组合数学问题。 ** 组合数学中有一个著名问题:是否存在稳定婚姻的问题。假如能找到两对夫妇(如张(男)--李(女)和赵(男)--王(女)),如果张(男)更喜欢王(女),而王(女)也更喜欢张(男),那么这样就可能有潜在的不稳定性。组合数学的方法可以找到一种婚姻的安排方法,使得没有上述的不稳定情况出现(当然这只是理论上的结论)。这种组合数学的方法却有 一个实际的用途:美国的医院在确定录取住院医生时,他们将考虑申请者的志愿的先后次序,同时也给申请排序。按这样的 次序考虑出的总的方案将没有医院和申请者两者同时后悔的情况。 实际上,高考学生的最后录取方案也可以用这种方法。 ** 组合数学还可用于金融分析,投资方案的确定,怎样找出好的投资组合以降低投资风险。南开大学组合数学研究中心开发出了"金沙股市风险分析系统"现已投放市场,为短线投资者提供了有效的风险防范工具。 总之,组合数学无处不在,它的主要应用就是在各种复杂关系中找出最优的方案。所以组合数学完全可以看成是一门量化的关系学,一门量化了的运筹学,一门量化了的管理学。 胡锦涛同志在1998年接见"五四"青年奖章时发表的讲话中指出,组合数学不同于传统的纯数学的一个分支,它还是一门应用学科,一门交叉学科。他希望中国的组合数学研究能够为国家的经济建设服务。 如果21世纪是信息社会的世纪,那么21世纪也必将是组合数学大有可为的世纪。
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范文题目:关于新工程教育计算机专业离散数学实验教学研究
摘要: 立足新工科对计算机类专业应用实践能力培养的要求,分析了目前离散数学教学存在的关键问题,指明了开展离散数学实验教学的必要性。在此基础上,介绍了实验教学内容的设计思路和设计原则,给出了相应的实验项目,并阐述了实验教学的实施过程和教学效果。
关键词:新工科教育;离散数学;计算机专业;实验教学
引言
新工科教育是以新理念、新模式培养具有可持续竞争力的创新型卓越工程科技人才,既重视前沿知识和交叉知识体系的构建,又强调实践创新创业能力的培养。计算机类是新工科体系中的一个庞大专业类,按照新工科教育的要求,计算机类专业的学生应该有很好的逻辑推理能力和实践创新能力,具有较好的数学基础和数学知识的应用能力。作为计算机类专业的核心基础课,离散数学的教学目标在于培养学生逻辑思维、计算思维能力以及分析问题和解决问题的能力。但长期以来“定义-定理-证明”这种纯数学的教学模式,导致学生意识不到该课程的重要性,从而缺乏学习兴趣,严重影响学生实践能力的培养。因此,打破原有的教学模式,结合计算机学科的应用背景,通过开展实验教学来加深学生对于离散数学知识的深度理解是实现离散数学教学目标的重要手段。
1.实验项目设计
围绕巩固课堂教学知识,培养学生实践创新能力两个目标,遵循实用性和可行性原则,设计了基础性、应用性、研究性和创新性四个层次的实验项目。
(1) 基础性实验
针对离散数学的一些基本问题,如基本的定义、性质、计算方法等设计了7个基础性实验项目,如表1所示。这类实验要求学生利用所学基础知识,完成算法设计并编写程序。通过实验将抽象的离散数学知识与编程结合起来,能激发学生学习离散数学的积极性,提高教学效率,进而培养学生的编程实践能力。
(2) 应用性实验
应用性实验是围绕离散数学主要知识单元在计算机学科领域的应用来设计实验,如表2所示。设计这类实验时充分考虑了学生掌握知识的情况,按照相关知识点的应用方法给出了每个实验的步骤。学生甚至不需要完成全部实验步骤即可达到实验效果。例如,在“等价关系的应用”实验中,按照基于等价类测试用例的设计方法给出了实验步骤,对基础较差的学生只需做完第三步即可达到“巩固等价关系、等价类、划分等相关知识,了解等价关系在软件测试中的应用,培养数学知识的应用能力。”的实验目的。
(3) 研究性实验研究性实验和应用性实验一样
也是围绕离散数学主要知识单元在计算机科学领域中的应用来设计实验,不同之处在于,研究性实验的实验步骤中增加了一些需要学生进一步探讨的问题。这类实验项目一方面为了使学生进一步了解离散数学的重要性,另一方面为了加强学生的创新意识与创新思维,提高计算机专业学生的数学素质和能力。表 3 给出了研究性试验项目。
(4) 创新性实验
在实际教学中还设计了多个难度较高的创新性实验题目,例如,基于prolog语言的简单动物识别
系统、基于最短路径的公交线路查询系统、简单文本信息检索系统的实现等,完成该类实验需要花费较长的时间,用到更多的知识。通过这些实验不仅有利于培养学生分析问题、解决问题的能力和创新设计能力,也有利于培养学生独立思考、敢于创新的能力。
3.实验教学模式的构建
通过实验教学环节无疑可以激发学生对课程的兴趣,提高课程教学效率,培养学生的实践创新能力。但是,近年来,为了突出应用性人才培养,很多地方本科院校对离散数学等基础理论课的课时进行了压缩,加之地方本科院校学生基础较差,使得离散数学课时严重不足,不可能留出足够的实验教学时间。针对这种情况,采用多维度、多层次的教学模式进行离散数学实验教学。
(1) 将实验项目引入课堂教学
在离散数学的教学过程中,将能反映在计算机科学领域典型应用的实验项目引入到课堂教学中,引导学生应用所学知识分析问题、解决问题。例如在讲授主析取范式时,引入加法器、表决器的设计,并用multisim进行仿真演示,让学生理解数理逻辑在计算机硬件设计中的作用。又如讲谓词逻辑推理时,引入前一届学生用Prolog完成的“小型动物识别系统”作为演示实验。这些应用实例能够让学生体会数理逻辑在计算机科学领域的应用价值,不仅激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效率,也锻炼了学生的逻辑思维,培养了学生的系统设计能力。
(2) 改变课后作业形式,在课后作业中增加上机实验题目
由于课时有限,将实验内容以课后作业的形式布置下去,让学生在课余时间完成实验任务。例如讲完数理逻辑内容后,布置作业: 编写 C语言程序,实现如下功能: 给定两个命题变元 P、Q,给它们赋予一定的真值,并计算P、P∧Q、P∨Q的真值。通过完成,使学生掌握命题联结词的定义和真值的确定方法,了解逻辑运算在计算机中的实现方法。又如,把“偏序关系的应用”实验作为“二元关系”这一章的课后作业,给定某专业开设的课程以及课程之间的先后关系,要求学生画出课程关系的哈斯图,安排该专业课程开设顺序,并编写程序实现拓扑排序算法。通过该实验学生不仅巩固了偏序关系、哈斯图等知识,而且了解到偏序关系在计算机程序设计算法中的应用和实现方法。
(3) 布置阅读材料
在教学中,通常选取典型应用和相关的背景知识作为课前或课后阅读材料,通过课堂提问抽查学生的阅读情况。这样,不仅使学生预习或复习了课程内容,同时也使他们对相关知识点在计算机学科领域的应用有了一定的了解。例如,在讲解等价关系后,将“基于等价类的软件测试用例设计方法”作为课后阅读材料; 在讲解图的基本概念之前,将“图在网络爬虫技术中的应用”作为课前阅读材料; 货郎担问题和中国邮路问题作为特殊图的课后阅读材料。通过这些阅读材料极大地调动学生学习的积极性,取得了非常好的教学效果。
(4) 设置开放性实验项目
在离散数学教学中,通常选择一两个创新性实验项目作为课外开放性实验,供学有余力的学生学习并完成,图1给出了学生完成的“基于最短路径公交查询系统”界面图。同时,又将学生完成的实验系统用于日后的课堂教学演示,取得了比较好的反响。
(5) 利用网络教学平台
为了拓展学生学习的空间和时间,建立了离散数学学习网站,学习网站主要包括资源下载、在线视频、在线测试、知识拓展和站内论坛五个部分模块,其中知识拓展模块包含背景知识、应用案例和实验教学三部分内容。通过学习网站,学生不仅可以了解离散数学各知识点的典型应用,还可以根据自己的兴趣选择并完成一些实验项目。在教学实践中,规定学生至少完成1-2个应用性实验项目并纳入期中或平时考试成绩中,从而激发学生的学习兴趣。
4.结束语
针对新工科教育对计算机类专业实践创新能力的要求,在离散数学教学实践中进行了多方位、多层次的实验教学,使学生了解到离散数学的重要
性,激发了学生的学习兴趣,提高了学生程序设计能力和创新能力,取得了较好的教学效果。教学团队将进一步挖掘离散数学的相关知识点在计算机学科领域的应用,完善离散数学实验教学体系,使学生实践能力和创新思维得以协同培养,适应未来工程需要。
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你们学校也要提交译文是吧 怎么现在才交啊 现在都在忙着毕业论文的事情 估计没人有空来帮你翻译的你直接去cnki找篇相似的好了 用google翻译 效果也蛮好的 或者找本有中文翻译而且相关的书 对照英文原版就行了再说 译文这种东西 没人去仔细看的或者你提到200分试试吧
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范文题目:关于新工程教育计算机专业离散数学实验教学研究
摘要: 立足新工科对计算机类专业应用实践能力培养的要求,分析了目前离散数学教学存在的关键问题,指明了开展离散数学实验教学的必要性。在此基础上,介绍了实验教学内容的设计思路和设计原则,给出了相应的实验项目,并阐述了实验教学的实施过程和教学效果。
关键词:新工科教育;离散数学;计算机专业;实验教学
引言
新工科教育是以新理念、新模式培养具有可持续竞争力的创新型卓越工程科技人才,既重视前沿知识和交叉知识体系的构建,又强调实践创新创业能力的培养。计算机类是新工科体系中的一个庞大专业类,按照新工科教育的要求,计算机类专业的学生应该有很好的逻辑推理能力和实践创新能力,具有较好的数学基础和数学知识的应用能力。作为计算机类专业的核心基础课,离散数学的教学目标在于培养学生逻辑思维、计算思维能力以及分析问题和解决问题的能力。但长期以来“定义-定理-证明”这种纯数学的教学模式,导致学生意识不到该课程的重要性,从而缺乏学习兴趣,严重影响学生实践能力的培养。因此,打破原有的教学模式,结合计算机学科的应用背景,通过开展实验教学来加深学生对于离散数学知识的深度理解是实现离散数学教学目标的重要手段。
1.实验项目设计
围绕巩固课堂教学知识,培养学生实践创新能力两个目标,遵循实用性和可行性原则,设计了基础性、应用性、研究性和创新性四个层次的实验项目。
(1) 基础性实验
针对离散数学的一些基本问题,如基本的定义、性质、计算方法等设计了7个基础性实验项目,如表1所示。这类实验要求学生利用所学基础知识,完成算法设计并编写程序。通过实验将抽象的离散数学知识与编程结合起来,能激发学生学习离散数学的积极性,提高教学效率,进而培养学生的编程实践能力。
(2) 应用性实验
应用性实验是围绕离散数学主要知识单元在计算机学科领域的应用来设计实验,如表2所示。设计这类实验时充分考虑了学生掌握知识的情况,按照相关知识点的应用方法给出了每个实验的步骤。学生甚至不需要完成全部实验步骤即可达到实验效果。例如,在“等价关系的应用”实验中,按照基于等价类测试用例的设计方法给出了实验步骤,对基础较差的学生只需做完第三步即可达到“巩固等价关系、等价类、划分等相关知识,了解等价关系在软件测试中的应用,培养数学知识的应用能力。”的实验目的。
(3) 研究性实验研究性实验和应用性实验一样
也是围绕离散数学主要知识单元在计算机科学领域中的应用来设计实验,不同之处在于,研究性实验的实验步骤中增加了一些需要学生进一步探讨的问题。这类实验项目一方面为了使学生进一步了解离散数学的重要性,另一方面为了加强学生的创新意识与创新思维,提高计算机专业学生的数学素质和能力。表 3 给出了研究性试验项目。
(4) 创新性实验
在实际教学中还设计了多个难度较高的创新性实验题目,例如,基于prolog语言的简单动物识别
系统、基于最短路径的公交线路查询系统、简单文本信息检索系统的实现等,完成该类实验需要花费较长的时间,用到更多的知识。通过这些实验不仅有利于培养学生分析问题、解决问题的能力和创新设计能力,也有利于培养学生独立思考、敢于创新的能力。
3.实验教学模式的构建
通过实验教学环节无疑可以激发学生对课程的兴趣,提高课程教学效率,培养学生的实践创新能力。但是,近年来,为了突出应用性人才培养,很多地方本科院校对离散数学等基础理论课的课时进行了压缩,加之地方本科院校学生基础较差,使得离散数学课时严重不足,不可能留出足够的实验教学时间。针对这种情况,采用多维度、多层次的教学模式进行离散数学实验教学。
(1) 将实验项目引入课堂教学
在离散数学的教学过程中,将能反映在计算机科学领域典型应用的实验项目引入到课堂教学中,引导学生应用所学知识分析问题、解决问题。例如在讲授主析取范式时,引入加法器、表决器的设计,并用multisim进行仿真演示,让学生理解数理逻辑在计算机硬件设计中的作用。又如讲谓词逻辑推理时,引入前一届学生用Prolog完成的“小型动物识别系统”作为演示实验。这些应用实例能够让学生体会数理逻辑在计算机科学领域的应用价值,不仅激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效率,也锻炼了学生的逻辑思维,培养了学生的系统设计能力。
(2) 改变课后作业形式,在课后作业中增加上机实验题目
由于课时有限,将实验内容以课后作业的形式布置下去,让学生在课余时间完成实验任务。例如讲完数理逻辑内容后,布置作业: 编写 C语言程序,实现如下功能: 给定两个命题变元 P、Q,给它们赋予一定的真值,并计算P、P∧Q、P∨Q的真值。通过完成,使学生掌握命题联结词的定义和真值的确定方法,了解逻辑运算在计算机中的实现方法。又如,把“偏序关系的应用”实验作为“二元关系”这一章的课后作业,给定某专业开设的课程以及课程之间的先后关系,要求学生画出课程关系的哈斯图,安排该专业课程开设顺序,并编写程序实现拓扑排序算法。通过该实验学生不仅巩固了偏序关系、哈斯图等知识,而且了解到偏序关系在计算机程序设计算法中的应用和实现方法。
(3) 布置阅读材料
在教学中,通常选取典型应用和相关的背景知识作为课前或课后阅读材料,通过课堂提问抽查学生的阅读情况。这样,不仅使学生预习或复习了课程内容,同时也使他们对相关知识点在计算机学科领域的应用有了一定的了解。例如,在讲解等价关系后,将“基于等价类的软件测试用例设计方法”作为课后阅读材料; 在讲解图的基本概念之前,将“图在网络爬虫技术中的应用”作为课前阅读材料; 货郎担问题和中国邮路问题作为特殊图的课后阅读材料。通过这些阅读材料极大地调动学生学习的积极性,取得了非常好的教学效果。
(4) 设置开放性实验项目
在离散数学教学中,通常选择一两个创新性实验项目作为课外开放性实验,供学有余力的学生学习并完成,图1给出了学生完成的“基于最短路径公交查询系统”界面图。同时,又将学生完成的实验系统用于日后的课堂教学演示,取得了比较好的反响。
(5) 利用网络教学平台
为了拓展学生学习的空间和时间,建立了离散数学学习网站,学习网站主要包括资源下载、在线视频、在线测试、知识拓展和站内论坛五个部分模块,其中知识拓展模块包含背景知识、应用案例和实验教学三部分内容。通过学习网站,学生不仅可以了解离散数学各知识点的典型应用,还可以根据自己的兴趣选择并完成一些实验项目。在教学实践中,规定学生至少完成1-2个应用性实验项目并纳入期中或平时考试成绩中,从而激发学生的学习兴趣。
4.结束语
针对新工科教育对计算机类专业实践创新能力的要求,在离散数学教学实践中进行了多方位、多层次的实验教学,使学生了解到离散数学的重要
性,激发了学生的学习兴趣,提高了学生程序设计能力和创新能力,取得了较好的教学效果。教学团队将进一步挖掘离散数学的相关知识点在计算机学科领域的应用,完善离散数学实验教学体系,使学生实践能力和创新思维得以协同培养,适应未来工程需要。
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组合数学概述 组合数学,又称为离散数学,但有时人们也把组合数学和图论加在一起算成是离散数学。组合数学是计算机出现以后迅速发展起来的一门数学分支。计算机科学就是算法的科学,而计算机所处理的对象是离散的数据,所以离散对象的处理就成了计算机科学的核心,而研究离散对象的科学恰恰就是组合数学。组合数学的发展改变了传统数学中分析和代数占统治地位的局面。现代数学可以分为两大类:一类是研究连续对象的,如分析、方程等,另一类就是研究离散对象的组合数学。组合数学不仅在基础数学研究中具有极其重要的地位,在其它的学科中也有重要的应用,如计算机科学、编码和密码学、物理、化学、生物等学科中均有重要应用。微积分和近代数学的发展为近代的工业革命奠定了基础。而组合数学的发展则是奠定了本世纪的计算机革命的基础。计算机之所以可以被称为电脑,就是因为计算机被人编写了程序,而程序就是算法,在绝大多数情况下,计算机的算法是针对离散的对象,而不是在作数值计算。正是因为有了组合算法才使人感到,计算机好象是有思维的。 组合数学不仅在软件技术中有重要的应用价值,在企业管理,交通规划,战争指挥,金融分析等领域都有重要的应用。在美国有一家用组合数学命名的公司,他们用组合数学的方法来提高企业管理的效益,这家公司办得非常成功。此外,试验设计也是具有很大应用价值的学科,它的数学原理就是组合设计。用组合设计的方法解决工业界中的试验设计问题,在美国已有专门的公司开发这方面的软件。最近,德国一位著名组合数学家利用组合数学方法研究药物结构,为制药公司节省了大量的费用,引起了制药业的关注。 在1997年11月的南开大学组合数学研究中心成立大会上,吴文俊院士指出,每个时代都有它特殊的要求,使得数学出现一个新的面貌,产生一些新的数学分支,组合数学这个新的分支也是在时代的要求下产生的。最近,吴文俊院士又指出,信息技术很可能会给数学本身带来一场根本性的变革,而组合数学则将显示出它的重要作用。杨乐院士也指出组合数学无论在应用上和理论上都具有越来越重要的位置,它今后的发展是很有生命力,很有前途的,中国应该倡导这个方面的研究工作。万哲先院士甚至举例说明了华罗庚,许宝禄,吴文俊等中国老一辈的数学家不仅重视组合数学,同时还对组合数学中的一些基本问题作了重大贡献。迫于中国组合数学发展自身的需要,以及中国信息产业发展的需要,在中国发展组合数学已经迫在眉睫,刻不容缓。 2. 组合数学与计算机软件 随着计算机网络的发展,计算机的使用已经影响到了人们的工作,生活,学习,社会活动以及商业活动,而计算机的应用根本上是通过软件来实现的。我在美国听到过一种说法,将来一个国家的经济实力可以直接从软件产业反映出来。我国在软件上的落后,要说出根本的原因可能并不是很简单的事,除了技术和科学上的原因外,可能还跟我们的文化,管理水平,教育水平,思想素质等诸多因素有关。除去这些人文因素以外,一个最根本的原因就是我国的信息技术的数学基础十分薄弱,这个问题不解决,我们就难成为软件强国。然而问题决不是这么简单,信息技术的发展已经涉及到了很深的数学知识,而数学本身也已经发展到了很深、很广的程度并不是单凭几个聪明的头脑去想想就行了,而更重要的是需要集体的合作和力量,就象软件的开发需要多方面的人员的合作。美国的软件之所以能领先,其关键就在于在数学基础上他们有很强的实力,有很多杰出的人才。一般人可能会认为数学是一门纯粹的基础科学,1+1的解决可能不会有任何实际的意义。如果真是这样,一门纯粹学科的发展落后几年,甚至十年,关系也不大。然而中国的软件产业的发展已向数学基础提出了急切的需求:网络算法和分析,信息压缩,网络安全,编码技术,系统软件,并行算法,数学机械化和计算机推理,等等。此外,与实际应用有关的还有许多许多需要数学基础的算法,如运筹规划,金融工程,计算机辅助设计等。如果我们的软件产业还是把眼光一直盯在应用软件和第二次开发,那么我们在应用软件这个领域也会让国外的企业抢去很大的市场。如果我们现在在信息技术的数学基础上,大力支持和投入,那将是亡羊补牢,犹未为晚;只要我们能抢回信息技术的数学基地,那么我们还有可能在软件产业的竞争中,扭转局面,甚至反败为胜。吴文俊院士开创和领导的数学机械化研究,为中国在信息技术领域占领了一个重要的阵地,有了雄厚的数学基础,自然就有了软件开发的竞争力。这样的阵地多几个,我们的软件产业就会产生新的局面。值得注意的是,印度有很好的统计和组合数学基础,这可能也是印度的软件产业近几年有很大发展的原因。 3. 组合数学在国外的状况 纵观全世界软件产业的情况,易见一个奇特的现象:美国处于绝对的垄断地位。造成这种现象的一个根本的原因就是计算机科学在美国的飞速发展。当今计算机科学界的最权威人士很多都是研究组合数学出身的。美国最重要的计算机科学系(MIT,Princeton,Stanford,Harvard,Yale,….)都有第一流的组合数学家。计算机科学通过对软件产业的促进,带来了巨大的效益,这已是不争之事实。组合数学在国外早已成为十分重要的学科,甚至可以说是计算机科学的基础。一些大公司,如IBM,AT&T都有全世界最强的组合研究中心。Microsoft 的Bill Gates近来也在提倡和支持计算机科学的基础研究。例如,Bell实验室的有关线性规划算法的实现,以及有关计算机网络的算法,由于有明显的商业价值,显然是没有对外公开的。美国已经有一种趋势,就是与新的算法有关的软件是可以申请专利的。如果照这种趋势发展,世界各国对组合数学和计算机算法的投入和竞争必然日趋激烈。美国政府也成立了离散数学及理论计算机科学中心DIMACS(与Princeton大学,Rutgers大学,AT&T 联合创办的,设在Rutgers大学),该中心已是组合数学理论计算机科学的重要研究阵地。美国国家数学科学研究所(Mathematical Sciences Research Institute,由陈省身先生创立)在1997年选择了组合数学作为研究专题,组织了为期一年的研究活动。日本的NEC公司还在美国的设立了研究中心,理论计算机科学和组合数学已是他们重要的研究课题,该中心主任R. Tarjan即是组合数学的权威。我所熟悉的美国重要的国家实际室(Los Alamos国家实验室,以造出第一颗原子弹著称于世),从曼哈顿计划以来一直重视应用数学的研究,包括组合数学的研究。我所接触到的有关组合数学的计算机模拟项目经费达三千万美元。不仅如此,该实验室最近还在积极充实组合数学方面的研究实力。美国另外一个重要的国家实验室Sandia国家实验室有一个专门研究组合数学和计算机科学的机构,主要从事组合编码理论和密码学的研究,在美国政府以及国际学术界都具有很高的地位。由于生物学中的DNA的结构和生物现象与组合数学有密切的联系,各国对生物信息学的研究都很重视,这也是组合数学可以发挥作用的一个重要领域。前不久召开的北京香山会议就体现了国家对生物信息学的高度重视。据说IBM也将成立一个生物信息学研究中心。由于DNA就是组合数学中的一个序列结构,美国科学院院士,近代组合数学的奠基人Rota教授预言,生物学中的组合问题将成为组合数学的一个前沿领域。 美国的大学,国家研究机构,工业界,军方和情报部门都有许多组合数学的研究中心,在研究上投入了大量的经费。但他们得到的收益远远超过了他们的投入,更主要的是他们还聚集了组合数学领域全世界最优秀的人才。高层次的软件产品处处用到组合数学,更确切地说就是组合算法。传统的计算机算法可以分为两大类,一类是组合算法,一类是数值算法(包括计算数学和与处理各种信息数据有关的信息学)。依我个人的浅见,近年来计算机算法又多了一类:那就是符号计算算法。吴文俊院士开创的机器证明方法就属于符号计算,引起了国际上的高度评价,被称为吴方法。而国际上还有专门的符号计算杂志。符号算法和吴方法跟代数组合学也有十分密切的联系。组合数学,数值计算(包括计算数学,科学计算,非线性科学,和与处理各种信息数据有关的信息学)和统计学可能是应用最广的数学分支,而组合数学的价值甚至不亚于统计学和数值计算。由于数学机械化近年来的发展和在计算机科学中的重要性,把数学机械化,科学计算和组合数学组合起来,就可以说是中国信息产业的基础。组合数学家H. Wilf和D. Zeilberger1998因为在组合恒等式的机械化证明方面的成果,获得1998年美国数学会的Steele奖。 Gian-Carlo Rota教授在他去年不幸逝世之前,还专门向我提出,希望我向中国有关部门和领导人呼吁,组合数学是计算机软件产业的基础,中国最终一定能成为一个软件大国,但是要实现这个目标的一个突破点就是发展组合数学。中国在软件技术上远远落后于美国,而在组合数学上则更是落后于美国和欧洲。如果中国只是想在软件技术上跟着西方走,而不在组合数学上下功夫,那么中国的软件将一直处于落后的状态。他特别强调组合数学在计算机科学中的作用,以及在大学计算机系加强组合数学教学和人才培养。 最近Thomson Science公司创刊的一份电子刊物《离散数学和理论计算机科学》即是一个很好的说明。它的内容涉及离散数学和计算机科学的众多方面。由于计算机软件的促进和需求,组合数学已成为一门既广博又深奥的学科,需要很深的数学基础,逐渐成为了数学的主流分支。本世纪公认的伟大数学家盖尔芳德预言组合数学和几何学将是下一世纪数学研究的前沿阵地。这一观点不仅得到国际数学界的赞同,也得到了中国数学界的赞同和响应。 加拿大在Montreal成立了试验数学研究中心,他们的思路可能和吴文俊院士的数学机械化研究中心的发展思路类似,使数学机械化,算法化,不仅使数学为计算机科学服务,同时也使计算机为数学研究服务。吴文俊院士指出,中国传统数学中本身就有浓厚的算法思想。 今后的计算机要向更加智能化的方向发展,其出路仍然是数学的算法,和数学的机械化。另外的一个有说服力的现象是,组合数学家总是可以在大学的计算机系或者在计算机公司找到很好的工作,一个优秀的组合数学家自然就是一个优秀的计算机科学家。相反,美国所有大学计算机系都有组合数学的课程。 除上述以外,欧洲也在积极发展组合数学,英国、法国、德国、荷兰、丹麦、奥地利、瑞典、意大利、西班牙等国家都建立了各种形式的组合数学研究中心。近几年,南美国家也在积极推动组合数学的研究。澳大利亚,新西兰也组建了很强的组合数学研究机构。值得一提的是亚洲的发达国家也十分重视组合数学的研究。日本有组合数学研究中心,并且从美国引进人才,不仅支持日本国内的研究,还出资支持美国的有关课题的研究,这样使日本的组合数学这几年的发展极为迅速。台湾、香港两地也从美国引进人才,大力发展组合数学。新加坡,韩国,马来西亚也在积极推动组合数学的研究和人才培养。台湾的数学研究中心也正在考虑把组合数学作为重点方向来发展。世界各地对组合数学的如此钟爱显然是有原因的,那就是没有组合数学就没有计算机科学,没有计算机软件。 4. 组合数学花絮 ** 在日常生活中我们常常遇到组合数学的问题。如果你仔细留心一张世界地图,你会发现用一种颜色对一个国家着色,那么一共只需要四种颜色就能保证每两个相邻的国家的颜色不同。这样的着色效果能使每一个国家都能清楚地显示出来。但要证明这个结论确是一个著名的世界难题,最终借助计算机才得以解决,最近人们才发现了一个更简单的证明。 ** 我国古代的河洛图上记载了三阶幻方,即把从一到九这九个数按三行三列的队行排列,使得每行,每列,以及两条对角线上的三个数之和都是一十五。组合数学中有许多象幻方这样精巧的结构。1977年美国旅行者1号、2号宇宙飞船就带上了幻方以作为人类智慧的信号。 ** 当你装一个箱子时,你会发现要使箱子尽可能装满不是一件很容易的事,你往往需要做些调整。从理论上讲,装箱问题是一个很难的组合数学问题,即使用计算机也是不容易解决的。 ** 在中小学的数学游戏中,有这样一个问题,一个船夫要把一只狼,一只羊和一棵白菜运过河。问题是当人不在场时,狼要吃羊,羊要吃白菜,而他的船每趟只能运其中的一个。他怎样才能把三者都运过河呢?这就是一个很典型、很简单的组合数学问题。 ** 我们还会遇到更复杂的调度和安排问题。例如,在生产原子弹的曼哈顿计划中,涉及到很多工序,许多人员的安排,很多元件的生产,怎样安排各种人员的工作,以及各种工序间的衔接,从而使整个工期的时间尽可能短?这些都是组合数学典型例子。 ** 航空调度和航班的设定也是组合数学的问题。怎样确定各个航班以满足 不同旅客转机的需要,同时也使得每个机场的航班起落分布合理。此外,在一些航班有延误等特殊情况下,怎样作最合理的调整,这些都是 组合数学的问题。 ** 对于城市的交通管理,交通规划,哪些地方可能是阻塞要地,哪些地方 应该设单行道,立交桥建在哪里最合适,红绿灯怎样设定最合理, 如此等等,全是组合数学的问题。 ** 一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的街道,他应该怎样选择什么样的路径,这就是著名的"中国邮递员问题",由中国组合数学家管梅谷教授提出,著名组合数学家,J. Edmonds和他的合作者给出了一个解答。 ** 一个通讯网络怎样布局最节省?美国的贝尔实验室和IBM公司都有世界一流的组合数学家在研究这个问题,这个问题直接关系到巨大的经济利益。 ** 据说,假日饭店的管理中,也严格规定了有关的工序,如清洁工的第一步是换什么,清洗什么,第二步又做什么,总之,他进出房间的次数应该最少。既然,这样一个简单的工作都需要讲究工序,那么一个复杂的工程就更不用说了。 ** 库房和运输的管理也是典型的组合数学问题。怎样安排运输使得库房充分发挥作用,进一步来说,货物放在什么地方最便于存取(如存储时间短的应该放在容易存取的地方)。 ** 我们知道,用形状相同的方型砖块可以把一个地面铺满(不考虑边缘的情况),但是如果用不同形状,而又非方型的砖块来铺一个地面,能否铺满呢?这不仅是一个与实际相关的问题,也涉及到很深的组合数学问题。 ** 组合数学中有一个著名问题:是否存在稳定婚姻的问题。假如能找到两对夫妇(如张(男)--李(女)和赵(男)--王(女)),如果张(男)更喜欢王(女),而王(女)也更喜欢张(男),那么这样就可能有潜在的不稳定性。组合数学的方法可以找到一种婚姻的安排方法,使得没有上述的不稳定情况出现(当然这只是理论上的结论)。这种组合数学的方法却有 一个实际的用途:美国的医院在确定录取住院医生时,他们将考虑申请者的志愿的先后次序,同时也给申请排序。按这样的 次序考虑出的总的方案将没有医院和申请者两者同时后悔的情况。 实际上,高考学生的最后录取方案也可以用这种方法。 ** 组合数学还可用于金融分析,投资方案的确定,怎样找出好的投资组合以降低投资风险。南开大学组合数学研究中心开发出了"金沙股市风险分析系统"现已投放市场,为短线投资者提供了有效的风险防范工具。 总之,组合数学无处不在,它的主要应用就是在各种复杂关系中找出最优的方案。所以组合数学完全可以看成是一门量化的关系学,一门量化了的运筹学,一门量化了的管理学。 胡锦涛同志在1998年接见"五四"青年奖章时发表的讲话中指出,组合数学不同于传统的纯数学的一个分支,它还是一门应用学科,一门交叉学科。他希望中国的组合数学研究能够为国家的经济建设服务。 如果21世纪是信息社会的世纪,那么21世纪也必将是组合数学大有可为的世纪。
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关于【组合数学】的论文 生活中矩阵的应用摘要:矩阵作为一种重要的工具,在生活的方方面面都存在应用。比如科学地选彩票号码,图形的变换处理,控制监控系统都存在了矩阵的痕迹。矩阵在各个领域的应用为我们展示了矩阵的广泛实用性。矩阵实现了对组合的优化,对质量的管理优化,会变得越来越重要。关键词:矩阵 应用 优化 一.矩阵的概念在开始讨论矩阵应用前,先了解一下矩阵及相关的一些概念。在数学上,矩阵是指纵横排列的二维数据表格,最早来自于方程组的系数及常数所构成的方阵,这一概念由19世纪英国数学家凯利首先提出。一些矩阵在农业,经济,通信等领域都存在许多特别的应用。二.矩阵的特别的应用 1.矩阵应用在选彩票号码一些彩民由于未了解“旋转矩阵”的作用,都采取旧式的复式投注方式(即完全复式),完完整整地拿去打彩,一些对复式投注进行深入研究的彩民发现进行复式投注浪费了不少成本。据研究者发现约有三分之一号码组合,实际上是不可能中奖或极难中奖的。据说在美国彩票史上,Gail Howard运用一种叫做“旋转矩阵”投注选号法,奇迹般地中出了74个大奖。这种“旋转矩阵”法,是一种基于“旋转矩阵”数学原理构造的选号法,其核心是:以极低的成本实现复式投注的效果。那么如何以极低的成本实现复式投注的最佳效果呢?这是由“旋转矩阵”法优点决定的。实际上,旋转矩阵是教你如何科学地组合号码。与完全复式投注组合号码的方法相比,旋转矩阵有着投入低、中奖保证高的优点。举个例子讲,10个号码的中6保5型的旋转矩阵的含义就是,你选择了10个号码,如果其中包含了6个中奖号码,那么运用该矩阵提供的14注号码,你至少有一注中对5个号码的奖。本矩阵只要投入28元,而相应的复式投注需要投入420元。大家知道,用10个号码,只购买其中的14注,如果你胡乱组合的话,即使这10个号码中包含有6个中奖号码,你也很可能只中得一些小奖。而运用旋转矩阵的话,就可以得到一个对5个号码的奖的最低中奖保证。旋转矩阵是世界上著名的彩票专家、澳大利亚数学家底特罗夫研究的,它可以帮助您锁定喜爱的号码,提高中奖的机会。首先您要先选一些号码,然后,运用某一种旋转矩阵,将你挑选的数字填入相应位置。如果您选择的数字中有一些与开奖号码一样,您将一定会中一定奖级的奖。当然运用这种旋转矩阵,可以最小的成本获得最大的收益,且远远小于复式投注的成本。 (1)旋转矩阵的原理在数学上涉及到的是一种组合设计:覆盖设计。而覆盖设计,填装设计,斯坦纳系,t-设计都是离散数学中的组合优化问题。2.矩阵在透视投影应用三维计算机图形学中另外一种重要的变换是透视投影。与平行投影沿着平行线将物体投影到图像平面上不同,透视投影按照从投影中心这一点发出的直线将物体投影到图像平面。这就意味着距离投影中心越远投影越小,距离越近投影越大。 最简单的透视投影将投影中心作为坐标原点,z = 1 作为图像平面,这样投影变换为 x' = x / z; y' = y / z,用齐次坐标表示为:这个乘法的计算结果是 (xc,yc,zc,wc) = (x,y,z,z)。在进行乘法计算之后,通常齐次元素 wc 并不为 1,所以为了映射回真实平面需要进行齐次除法,即每个元素都除以 wc: 更加复杂的透视投影可以是与旋转、缩放、平移、切变等组合在一起对图像进行变换。比如给定n个点,m个操作,构造O(m+n)的算法输出m个操作后各点的位置。操作有平移、缩放、翻转和旋转 这里的操作是对所有点同时进行的。其中翻转是以坐标轴为对称轴进行翻转(两种情况),旋转则以原点为中心。如果对每个点分别进行模拟,那么m个操作总共耗时O(mn)。利用矩阵乘法可以在O(m)的时间里把所有操作合并为一个矩阵,然后每个点与该矩阵相乘即可直接得出最终该点的位置,总共耗时O(m+n)。假设初始时某个点的坐标为x和y,下面5个矩阵可以分别对其进行平移、旋转、翻转和旋转操作。预先把所有m个操作所对应的矩阵全部乘起来,再乘以(x,y,1),即可一步得出最终点的位置。3.矩阵在质量问题中的运用 矩阵是从多维问题的事件中,找出成对的因素,排列成矩阵图,然后根据矩阵图来分析问题,确定关键点的方法,它是一种通过多因素综合思考,探索问题的好方法。 在复杂的质量问题中,往往存在许多成对的质量因素.将这些成对因素找出来,分别排列成行和列,其交点就是其相互关联的程度,在此基础上再找出存在的问题及问题的形态,从而找到解决问题的思路。 矩阵图的形式:A为某一个因素群,a1、a2、a3、a4、…是属于A这个因素群的具体因素,将它们排列成行;B为另一个因素群,b1、b2、b3、b4、…为属于B这个因素群的具体因素,将它们排列成列;行和列的交点表示A和B各因素之间的关系。按照交点上行和列因素是否相关联及其关联程度的大小,可以从中得到解决问题的启示。 质量管理中所使用的矩阵图,其成对因素往往是要着重分析的质量问题的两个侧面,如生产过程中出现了不合格品时,着重需要分析不合格的现象和不合格的原因之间的关系,为此,需要把所有缺陷形式和造成这些缺陷的原因都罗列出来,逐一分析具体现象与具体原因之间的关系,这些具体现象和具体原因分别构成矩阵图中的行元素和列元素。 矩阵图法的用途十分广泛.在质量管理中,常用矩阵图法解决以下问题: ①把系列产品的硬件功能和软件功能相对应,从中找出研制新产品或改进老产品的切入点,进行多变量分析、研究从何处入手以及以什么方式收集数据 。②明确应保证产品质量特性及与管理机构或保证部门的关系,使质量保证体制更可靠; ③当生产工序中存在多种不良现象,且它们具有若干个共同的原因时,搞清这些不良现象及其产生原因的相互关系,进而把这些不良现象一举消除。 ④明确产品的质量特性与试验测定仪器、试验测定项目之间的关系,力求强化质量评价体制或使之提高效率;(2)三,对矩阵应用的感悟 上述的矩阵应用说明了矩阵不仅仅是解方程组的工具,而且它是一种有用的工具,不仅仅在数学领域,还在经济,计算机领域等领域。相信在不久的未来,矩阵会变得越来越重要。矩阵的作用会越来越多地让人们发现。在线性代数数学书中,方程组可以转换为矩阵,再通过矩阵来简单,快速地解决问题。在质量管理问题上,它采用矩阵图来找出切入点,了解原因,使质量效率提高。 相信在不久的未来,矩阵对于优化问题的应用会越来越广泛,触及面会越来越多。矩阵是生活变得更简单,方便。参考文献:[1] 《科学通报》蒋昌俊,吴哲辉..,1989. [2] 求解约束矩阵方程及其最佳逼近的迭代法的研究彭亚新.湖南大学,2005.
毕业论文是教学科研过程的一个环节,也是学业成绩考核和评定的一种重要方式。毕业论文的目的在于总结学生在校期间的学习成果,培养学生具有综合地创造性地运用所学的全部专业知识和技能解决较为复杂问题的能力并使他们受到科学研究的基本训练。标题标题是文章的眉目。各类文章的标题,样式繁多,但无论是何种形式,总要以全部或不同的侧面体现作者的写作意图、文章的主旨。毕业论文的标题一般分为总标题、副标题、分标题几种。总标题总标题是文章总体内容的体现。常见的写法有:①揭示课题的实质。这种形式的标题,高度概括全文内容,往往就是文章的中心论点。它具有高度的明确性,便于读者把握全文内容的核心。诸如此类的标题很多,也很普遍。如《关于经济体制的模式问题》、《经济中心论》、《县级行政机构改革之我见》等。②提问式。这类标题用设问句的方式,隐去要回答的内容,实际上作者的观点是十分明确的,只不过语意婉转,需要读者加以思考罢了。这种形式的标题因其观点含蓄,轻易激起读者的注重。如《家庭联产承包制就是单干吗?》、《商品经济等同于资本主义经济吗?》等。③交代内容范围。这种形式的标题,从其本身的角度看,看不出作者所指的观点,只是对文章内容的范围做出限定。拟定这种标题,一方面是文章的主要论点难以用一句简短的话加以归纳;另一方面,交代文章内容的范围,可引起同仁读者的注重,以求引起共鸣。这种形式的标题也较普遍。如《试论我国农村的双层经营体制》、《正确处理中心和地方、条条与块块的关系》、《战后西方贸易自由化剖析》等。④用判定句式。这种形式的标题给予全文内容的限定,可伸可缩,具有很大的灵活性。文章研究对象是具体的,面较小,但引申的思想又须有很强的概括性,面较宽。这种从小处着眼,大处着手的标题,有利于科学思维和科学研究的拓展。如《从乡镇企业的兴起看中国农村的希望之光》、《科技进步与农业经济》、《从“劳动创造了美”看美的本质》等。
你看看这个行不?【摘要】离散数学是计算机科学基础理论的核心,本文介绍了离散数学在人工智能、数据结构、数据库等方面的应用,显示了离散数学在计算机科学中的重要性。 【关键词】人工智能 二叉树的遍历 数据库 1 引言 离散数学是计算机专业的核心基础课,它在计算机科学中有着重要的应用。它是计算机专业课《数据结构》、《操作系统》、《编译原理》、《数据库系统原理》和《数字逻辑》等课的必备基础,因此离散数学是掌握计算机科学理论基础的重要数学工具。本文正是从这一角度出发,介绍离散数学在计算机科学中的重要应用。 2 离散数学在计算机学科中的应用 数理逻辑在人工智能中的应用 人工智能是计算机学科中一个非常重要的方向,离散数学在人工智能中的应用主要是数理逻辑部分在人工智能中的应用。数理逻辑包括命题逻辑和谓词逻辑,命题逻辑就是研究以命题为单位进行前提与结论之间的推理,而谓词逻辑就是研究句子内在的联系。大家都知道,人工智能共有两个流派,连接主义流派和符号主义流派。其中在符号主义流派里,他们认为现实世界的各种事物可以用符号的形式表示出来,其中最主要的就是人类的自然语言可以用符号进行表示。语言的符号化就是数理逻辑研究的基本内容,计算机智能化的前提就是将人类的语言符号化成机器可以识别的符号,这样计算机才能进行推理,才能具有智能。由此可见数理逻辑中重要的思想、方法及内容贯穿到人工智能的整个学科。 图论在数据结构中的应用 离散数学在数据结构中的应用主要是图论部分在数据结构中的应用,树在图论中占着重要的地位。树是一种非线性数据结构,在现实生活中可以用树来表示某一家族的家谱或某公司的组织结构,也可以用它来表示计算机中文件的组织结构,树中二叉树在计算机科学中有着重要的应用。二叉树共有三种遍历方法:前序遍历法、中序遍历法和后序遍历法。 前序遍历法:如果二叉树为空,则返回。否则(1)访问根节点(2)前序遍历左子树(3)前序遍历右子树,得到前序序列。 中序遍历法:如果二叉树为空,则返回。否则(1)中序遍历左子树(2)访问根节点(3)中序遍历右子树,得到中序序列。 后序遍历法:如果二叉树为空,则返回。否则(1)后序遍历左子树(2)后序遍历右子树(3)访问根节点,得到后序序列。 通过访问不同的遍历序列,可以得到不同的节点序列,通常在计算机中利用不同的遍历方法读出代数表达式,以便在计算机中对代数表达式进行操作。 集合论在数据库系统理论中的应用 集合论是离散数学中极其重要的一部分,它在数据库中有着广泛的应用。我们可以利用关系理论使数据库从网络型、层次型转变成关系型,这样使数据库中的数据容易表示,并且易于存储和处理,使逻辑结构简单、数据独立性强、数据共享、数据冗余可控和操作简单。当数据库中记录较多时,集合中的笛卡儿积方便了记录的查询、插入、删除和修改。 代数系统在通信方面的应用 代数系统在计算机中的应用广泛,例如有限机,开关线路的计数等方面。但最常用的是在纠错码方面的应用。在计算机和数据通信中,经常需要将二进制数字信号进行传递,这种传递常常距离很远,所以难免会出现错误。通常采用纠错码来避免这种错误的发生,而设计的这种纠错码的数学基础就是代数系统。纠错码中的一致校验矩阵就是根据代数系统中的群概念来进行设计的,另外在群码的校正中,也用到了代数系统中的陪集。 离散数学在生物信息学中的应用 生物信息学是现代计算机科学中一个崭新的分支,它是计算机科学与生物学相结合的产物。目前,在美国有一个国家实验室Sandia国家实验室,主要进行组合编码理论和密码学的研究,该机构在美国和国际学术界有很高的地位。另外,由于DNA是离散数学中的序列结构,美国科学院院士,近代离散数学的奠基人Rota教授预言,生物学中的组合问题将成为离散数学的一个前沿领域。而且,IBM公司也将成立一个生物信息学研究中心。在1994年美国计算机科学家阿德勒曼公布了DNA计算机的理论,并成功地运用DNA计算机解决了一个有向哈密尔顿路径问题,这一成果迅速在国际产生了巨大的反响,同时也引起了国内学者的关注。DNA计算机的基本思想是:以DNA碱基序列作为信息编码的载体,利用现代分子生物学技术,在试管内控制酶作用下的DNA序列反应,作为实现运算的过程;这样,以反应前DNA序列作为输入的数据,反应后的DNA序列作为运算的结果,DNA计算机几乎能够解决所有的NP完全问题。 3 结论 现在我国每一所大学的计算机专业都开设离散数学课程,正因为离散数学在计算机科学中的重要应用,可以说没有离散数学就没有计算机理论,也就没有计算机科学。所以,应努力学习离散数学,推动离散数学的研究,使它在计算机中有着更为广泛的应用。 参考文献 [1] 耿素云,屈婉玲,离散数学[M].北京:高等教育出版社<1998. [2] 左孝凌,李永监,刘永才编著.离散数学[M].上海:上海科学技术文献出版社,2004. [3] 朱一清.离散数学[M].北京:电子工业出版社,2004
组合数学概述 组合数学,又称为离散数学,但有时人们也把组合数学和图论加在一起算成是离散数学。组合数学是计算机出现以后迅速发展起来的一门数学分支。计算机科学就是算法的科学,而计算机所处理的对象是离散的数据,所以离散对象的处理就成了计算机科学的核心,而研究离散对象的科学恰恰就是组合数学。组合数学的发展改变了传统数学中分析和代数占统治地位的局面。现代数学可以分为两大类:一类是研究连续对象的,如分析、方程等,另一类就是研究离散对象的组合数学。组合数学不仅在基础数学研究中具有极其重要的地位,在其它的学科中也有重要的应用,如计算机科学、编码和密码学、物理、化学、生物等学科中均有重要应用。微积分和近代数学的发展为近代的工业革命奠定了基础。而组合数学的发展则是奠定了本世纪的计算机革命的基础。计算机之所以可以被称为电脑,就是因为计算机被人编写了程序,而程序就是算法,在绝大多数情况下,计算机的算法是针对离散的对象,而不是在作数值计算。正是因为有了组合算法才使人感到,计算机好象是有思维的。 组合数学不仅在软件技术中有重要的应用价值,在企业管理,交通规划,战争指挥,金融分析等领域都有重要的应用。在美国有一家用组合数学命名的公司,他们用组合数学的方法来提高企业管理的效益,这家公司办得非常成功。此外,试验设计也是具有很大应用价值的学科,它的数学原理就是组合设计。用组合设计的方法解决工业界中的试验设计问题,在美国已有专门的公司开发这方面的软件。最近,德国一位著名组合数学家利用组合数学方法研究药物结构,为制药公司节省了大量的费用,引起了制药业的关注。 在1997年11月的南开大学组合数学研究中心成立大会上,吴文俊院士指出,每个时代都有它特殊的要求,使得数学出现一个新的面貌,产生一些新的数学分支,组合数学这个新的分支也是在时代的要求下产生的。最近,吴文俊院士又指出,信息技术很可能会给数学本身带来一场根本性的变革,而组合数学则将显示出它的重要作用。杨乐院士也指出组合数学无论在应用上和理论上都具有越来越重要的位置,它今后的发展是很有生命力,很有前途的,中国应该倡导这个方面的研究工作。万哲先院士甚至举例说明了华罗庚,许宝禄,吴文俊等中国老一辈的数学家不仅重视组合数学,同时还对组合数学中的一些基本问题作了重大贡献。迫于中国组合数学发展自身的需要,以及中国信息产业发展的需要,在中国发展组合数学已经迫在眉睫,刻不容缓。 2. 组合数学与计算机软件 随着计算机网络的发展,计算机的使用已经影响到了人们的工作,生活,学习,社会活动以及商业活动,而计算机的应用根本上是通过软件来实现的。我在美国听到过一种说法,将来一个国家的经济实力可以直接从软件产业反映出来。我国在软件上的落后,要说出根本的原因可能并不是很简单的事,除了技术和科学上的原因外,可能还跟我们的文化,管理水平,教育水平,思想素质等诸多因素有关。除去这些人文因素以外,一个最根本的原因就是我国的信息技术的数学基础十分薄弱,这个问题不解决,我们就难成为软件强国。然而问题决不是这么简单,信息技术的发展已经涉及到了很深的数学知识,而数学本身也已经发展到了很深、很广的程度并不是单凭几个聪明的头脑去想想就行了,而更重要的是需要集体的合作和力量,就象软件的开发需要多方面的人员的合作。美国的软件之所以能领先,其关键就在于在数学基础上他们有很强的实力,有很多杰出的人才。一般人可能会认为数学是一门纯粹的基础科学,1+1的解决可能不会有任何实际的意义。如果真是这样,一门纯粹学科的发展落后几年,甚至十年,关系也不大。然而中国的软件产业的发展已向数学基础提出了急切的需求:网络算法和分析,信息压缩,网络安全,编码技术,系统软件,并行算法,数学机械化和计算机推理,等等。此外,与实际应用有关的还有许多许多需要数学基础的算法,如运筹规划,金融工程,计算机辅助设计等。如果我们的软件产业还是把眼光一直盯在应用软件和第二次开发,那么我们在应用软件这个领域也会让国外的企业抢去很大的市场。如果我们现在在信息技术的数学基础上,大力支持和投入,那将是亡羊补牢,犹未为晚;只要我们能抢回信息技术的数学基地,那么我们还有可能在软件产业的竞争中,扭转局面,甚至反败为胜。吴文俊院士开创和领导的数学机械化研究,为中国在信息技术领域占领了一个重要的阵地,有了雄厚的数学基础,自然就有了软件开发的竞争力。这样的阵地多几个,我们的软件产业就会产生新的局面。值得注意的是,印度有很好的统计和组合数学基础,这可能也是印度的软件产业近几年有很大发展的原因。 3. 组合数学在国外的状况 纵观全世界软件产业的情况,易见一个奇特的现象:美国处于绝对的垄断地位。造成这种现象的一个根本的原因就是计算机科学在美国的飞速发展。当今计算机科学界的最权威人士很多都是研究组合数学出身的。美国最重要的计算机科学系(MIT,Princeton,Stanford,Harvard,Yale,….)都有第一流的组合数学家。计算机科学通过对软件产业的促进,带来了巨大的效益,这已是不争之事实。组合数学在国外早已成为十分重要的学科,甚至可以说是计算机科学的基础。一些大公司,如IBM,AT&T都有全世界最强的组合研究中心。Microsoft 的Bill Gates近来也在提倡和支持计算机科学的基础研究。例如,Bell实验室的有关线性规划算法的实现,以及有关计算机网络的算法,由于有明显的商业价值,显然是没有对外公开的。美国已经有一种趋势,就是与新的算法有关的软件是可以申请专利的。如果照这种趋势发展,世界各国对组合数学和计算机算法的投入和竞争必然日趋激烈。美国政府也成立了离散数学及理论计算机科学中心DIMACS(与Princeton大学,Rutgers大学,AT&T 联合创办的,设在Rutgers大学),该中心已是组合数学理论计算机科学的重要研究阵地。美国国家数学科学研究所(Mathematical Sciences Research Institute,由陈省身先生创立)在1997年选择了组合数学作为研究专题,组织了为期一年的研究活动。日本的NEC公司还在美国的设立了研究中心,理论计算机科学和组合数学已是他们重要的研究课题,该中心主任R. Tarjan即是组合数学的权威。我所熟悉的美国重要的国家实际室(Los Alamos国家实验室,以造出第一颗原子弹著称于世),从曼哈顿计划以来一直重视应用数学的研究,包括组合数学的研究。我所接触到的有关组合数学的计算机模拟项目经费达三千万美元。不仅如此,该实验室最近还在积极充实组合数学方面的研究实力。美国另外一个重要的国家实验室Sandia国家实验室有一个专门研究组合数学和计算机科学的机构,主要从事组合编码理论和密码学的研究,在美国政府以及国际学术界都具有很高的地位。由于生物学中的DNA的结构和生物现象与组合数学有密切的联系,各国对生物信息学的研究都很重视,这也是组合数学可以发挥作用的一个重要领域。前不久召开的北京香山会议就体现了国家对生物信息学的高度重视。据说IBM也将成立一个生物信息学研究中心。由于DNA就是组合数学中的一个序列结构,美国科学院院士,近代组合数学的奠基人Rota教授预言,生物学中的组合问题将成为组合数学的一个前沿领域。 美国的大学,国家研究机构,工业界,军方和情报部门都有许多组合数学的研究中心,在研究上投入了大量的经费。但他们得到的收益远远超过了他们的投入,更主要的是他们还聚集了组合数学领域全世界最优秀的人才。高层次的软件产品处处用到组合数学,更确切地说就是组合算法。传统的计算机算法可以分为两大类,一类是组合算法,一类是数值算法(包括计算数学和与处理各种信息数据有关的信息学)。依我个人的浅见,近年来计算机算法又多了一类:那就是符号计算算法。吴文俊院士开创的机器证明方法就属于符号计算,引起了国际上的高度评价,被称为吴方法。而国际上还有专门的符号计算杂志。符号算法和吴方法跟代数组合学也有十分密切的联系。组合数学,数值计算(包括计算数学,科学计算,非线性科学,和与处理各种信息数据有关的信息学)和统计学可能是应用最广的数学分支,而组合数学的价值甚至不亚于统计学和数值计算。由于数学机械化近年来的发展和在计算机科学中的重要性,把数学机械化,科学计算和组合数学组合起来,就可以说是中国信息产业的基础。组合数学家H. Wilf和D. Zeilberger1998因为在组合恒等式的机械化证明方面的成果,获得1998年美国数学会的Steele奖。 Gian-Carlo Rota教授在他去年不幸逝世之前,还专门向我提出,希望我向中国有关部门和领导人呼吁,组合数学是计算机软件产业的基础,中国最终一定能成为一个软件大国,但是要实现这个目标的一个突破点就是发展组合数学。中国在软件技术上远远落后于美国,而在组合数学上则更是落后于美国和欧洲。如果中国只是想在软件技术上跟着西方走,而不在组合数学上下功夫,那么中国的软件将一直处于落后的状态。他特别强调组合数学在计算机科学中的作用,以及在大学计算机系加强组合数学教学和人才培养。 最近Thomson Science公司创刊的一份电子刊物《离散数学和理论计算机科学》即是一个很好的说明。它的内容涉及离散数学和计算机科学的众多方面。由于计算机软件的促进和需求,组合数学已成为一门既广博又深奥的学科,需要很深的数学基础,逐渐成为了数学的主流分支。本世纪公认的伟大数学家盖尔芳德预言组合数学和几何学将是下一世纪数学研究的前沿阵地。这一观点不仅得到国际数学界的赞同,也得到了中国数学界的赞同和响应。 加拿大在Montreal成立了试验数学研究中心,他们的思路可能和吴文俊院士的数学机械化研究中心的发展思路类似,使数学机械化,算法化,不仅使数学为计算机科学服务,同时也使计算机为数学研究服务。吴文俊院士指出,中国传统数学中本身就有浓厚的算法思想。 今后的计算机要向更加智能化的方向发展,其出路仍然是数学的算法,和数学的机械化。另外的一个有说服力的现象是,组合数学家总是可以在大学的计算机系或者在计算机公司找到很好的工作,一个优秀的组合数学家自然就是一个优秀的计算机科学家。相反,美国所有大学计算机系都有组合数学的课程。 除上述以外,欧洲也在积极发展组合数学,英国、法国、德国、荷兰、丹麦、奥地利、瑞典、意大利、西班牙等国家都建立了各种形式的组合数学研究中心。近几年,南美国家也在积极推动组合数学的研究。澳大利亚,新西兰也组建了很强的组合数学研究机构。值得一提的是亚洲的发达国家也十分重视组合数学的研究。日本有组合数学研究中心,并且从美国引进人才,不仅支持日本国内的研究,还出资支持美国的有关课题的研究,这样使日本的组合数学这几年的发展极为迅速。台湾、香港两地也从美国引进人才,大力发展组合数学。新加坡,韩国,马来西亚也在积极推动组合数学的研究和人才培养。台湾的数学研究中心也正在考虑把组合数学作为重点方向来发展。世界各地对组合数学的如此钟爱显然是有原因的,那就是没有组合数学就没有计算机科学,没有计算机软件。 4. 组合数学花絮 ** 在日常生活中我们常常遇到组合数学的问题。如果你仔细留心一张世界地图,你会发现用一种颜色对一个国家着色,那么一共只需要四种颜色就能保证每两个相邻的国家的颜色不同。这样的着色效果能使每一个国家都能清楚地显示出来。但要证明这个结论确是一个著名的世界难题,最终借助计算机才得以解决,最近人们才发现了一个更简单的证明。 ** 我国古代的河洛图上记载了三阶幻方,即把从一到九这九个数按三行三列的队行排列,使得每行,每列,以及两条对角线上的三个数之和都是一十五。组合数学中有许多象幻方这样精巧的结构。1977年美国旅行者1号、2号宇宙飞船就带上了幻方以作为人类智慧的信号。 ** 当你装一个箱子时,你会发现要使箱子尽可能装满不是一件很容易的事,你往往需要做些调整。从理论上讲,装箱问题是一个很难的组合数学问题,即使用计算机也是不容易解决的。 ** 在中小学的数学游戏中,有这样一个问题,一个船夫要把一只狼,一只羊和一棵白菜运过河。问题是当人不在场时,狼要吃羊,羊要吃白菜,而他的船每趟只能运其中的一个。他怎样才能把三者都运过河呢?这就是一个很典型、很简单的组合数学问题。 ** 我们还会遇到更复杂的调度和安排问题。例如,在生产原子弹的曼哈顿计划中,涉及到很多工序,许多人员的安排,很多元件的生产,怎样安排各种人员的工作,以及各种工序间的衔接,从而使整个工期的时间尽可能短?这些都是组合数学典型例子。 ** 航空调度和航班的设定也是组合数学的问题。怎样确定各个航班以满足 不同旅客转机的需要,同时也使得每个机场的航班起落分布合理。此外,在一些航班有延误等特殊情况下,怎样作最合理的调整,这些都是 组合数学的问题。 ** 对于城市的交通管理,交通规划,哪些地方可能是阻塞要地,哪些地方 应该设单行道,立交桥建在哪里最合适,红绿灯怎样设定最合理, 如此等等,全是组合数学的问题。 ** 一个邮递员从邮局出发,要走完他所管辖的街道,他应该怎样选择什么样的路径,这就是著名的"中国邮递员问题",由中国组合数学家管梅谷教授提出,著名组合数学家,J. Edmonds和他的合作者给出了一个解答。 ** 一个通讯网络怎样布局最节省?美国的贝尔实验室和IBM公司都有世界一流的组合数学家在研究这个问题,这个问题直接关系到巨大的经济利益。 ** 据说,假日饭店的管理中,也严格规定了有关的工序,如清洁工的第一步是换什么,清洗什么,第二步又做什么,总之,他进出房间的次数应该最少。既然,这样一个简单的工作都需要讲究工序,那么一个复杂的工程就更不用说了。 ** 库房和运输的管理也是典型的组合数学问题。怎样安排运输使得库房充分发挥作用,进一步来说,货物放在什么地方最便于存取(如存储时间短的应该放在容易存取的地方)。 ** 我们知道,用形状相同的方型砖块可以把一个地面铺满(不考虑边缘的情况),但是如果用不同形状,而又非方型的砖块来铺一个地面,能否铺满呢?这不仅是一个与实际相关的问题,也涉及到很深的组合数学问题。 ** 组合数学中有一个著名问题:是否存在稳定婚姻的问题。假如能找到两对夫妇(如张(男)--李(女)和赵(男)--王(女)),如果张(男)更喜欢王(女),而王(女)也更喜欢张(男),那么这样就可能有潜在的不稳定性。组合数学的方法可以找到一种婚姻的安排方法,使得没有上述的不稳定情况出现(当然这只是理论上的结论)。这种组合数学的方法却有 一个实际的用途:美国的医院在确定录取住院医生时,他们将考虑申请者的志愿的先后次序,同时也给申请排序。按这样的 次序考虑出的总的方案将没有医院和申请者两者同时后悔的情况。 实际上,高考学生的最后录取方案也可以用这种方法。 ** 组合数学还可用于金融分析,投资方案的确定,怎样找出好的投资组合以降低投资风险。南开大学组合数学研究中心开发出了"金沙股市风险分析系统"现已投放市场,为短线投资者提供了有效的风险防范工具。 总之,组合数学无处不在,它的主要应用就是在各种复杂关系中找出最优的方案。所以组合数学完全可以看成是一门量化的关系学,一门量化了的运筹学,一门量化了的管理学。 胡锦涛同志在1998年接见"五四"青年奖章时发表的讲话中指出,组合数学不同于传统的纯数学的一个分支,它还是一门应用学科,一门交叉学科。他希望中国的组合数学研究能够为国家的经济建设服务。 如果21世纪是信息社会的世纪,那么21世纪也必将是组合数学大有可为的世纪。