学习要靠自己的,小朋友,不要老是想着偷懒,要知道现在不学习,将来会吃亏的,所以要通过自己的努力去完成作业,不要偷懒哦
自然科学是研究无机自然界和包括人的生物属性在内的有机自然界的各门科学的总称。论文常用来指进行各个学术领域的研究和描述学术研究成果的文章,简称之为论文。以下科学小论文欢迎大家参阅!
浅谈“最大公约数”在实际中的应用
我们小学五年级第二学期的数学课本,讲到了“最大公约数”的问题。这个概念非常重要,在实际生活中的应用也很广泛。下面,我就来谈谈这个问题:
一、“最大公约数”的概念:
要了解这个问题,首先要知道什么叫“约数”。我们说,如果整数a能被整数b***b≠0***整除,那么a就叫做b的倍数,b就叫做a的“约数”。例如:12能被1、2、3、4、6、12这六个数整除,那么12就叫做这六个数的倍数,这六个数就分别叫做12的约数。在这里,我们可以看出,一个数的约数的个数是有限的,其中最小的约数是1,最大的约数是它本身。
那么,什么是“公约数”呢?我们说,几个数“公有”的约数,就叫做这几个数的“公约数”。例如:12的约数是1、2、3、4、6、12;18的约数是1、2、3、6、9、18;那么12和18“公有”的约数1、2、3、6,就叫做12和18的“公约数”。这四个“公约数”中,1最小,6最大,那么1就叫做12和18的“最小公约数”,6就叫做12和18的“最大公约数”。由此可以看出,几个数的“最大公约数”,就是它们的“公约数”中最大的一个。
二、求“最大公约数”的方法:
求几个数的“最大公约数”,就是先分别求出每个数的“约数”,然后找出它们的“公约数”,再在“公约数”中找出最大的一个。这里,有两个非常重要的概念,就是“质数”和“合数”。课本上的定义是:一个数,如果只有1和它本身两个约数,这样的数叫做“质数”。例如:2、3、5、7、11都是“质数”。一个数,如果除了1和它本身还有别的约数,这样的数就叫做“合数”。例如:4、6、8、9、10、12都是“合数”。每个“合数”都可以写成几个“质数”相乘的形式。例如:60=6×10=2×3×2×5;28=4×7=2×2×7。其中每个“质数”都是这个“合数”的因数,也叫做这个“合数”的“质因数”。像这样把一个合数用“质因数”相乘的形式表示出来,就叫做“分解质因数”。1既不是“质数”,也不是“合数”。公约数只有1的两个数,叫做“互质数”。
求几个数的“最大公约数”,可以用“分解质因数法”和“短除法”中的任意一个。一般为了简便,常常采用“短除法”来求几个数的“最大公约数”。所谓短除法:就是先用一个能整除这几个合数的最小质数***除数***,同时去除这几个合数,得出的商如果有一个是质数,则这个除数就是这几个合数的“最大公约数”;如果得出的商都是合数,就照上面的方法继续除下去,直到得出的商有一个是质数为止,然后把各个除数相乘,就是这几个合数的“最大公约数”。
三、“最大公约数”在实际中的应用:
求“最大公约数”的方法,在我们的实际生活中应用非常广泛。下面举一个例子说明如下:
“一张长方形的钢板,长75厘米、宽60厘米。现在要把它切割成若干块小正方形,要求正方形的边长为整厘米数,有几种切割法?如果要使切割的正方形面积最大,可以切多少块?”
解决这个问题,可以用求“公约数”和“最大公约数”的方法。因为切割的正方形边长必须能同时整除75厘米和60厘米,这就是求75和60的“公约数”的问题;要使切割成的小正方形面积最大,也就是要使它的边长最大,这就是求75和60的“最大公约数”的问题。
解题:
1、用“分解质因数法”求出75和60的“公约数”:
75=3×25=3×5×5; 60=2×30=2×2×15=2×2×3×5
75和60的“公约数为:1、3、5、15,所以,有4种不同的切割方法。
2、用“短除法”求出75和60的“最大公约数”:
3|_ 75__60_
5|_25__20
5 4
所以,75和60的“最大公约数”是:3×5=15
要使切割成的小正方形面积最大,可以切割的块数是:
***75 ÷15***×***60÷15***=5×4=20***块***
由此可以看出,我们现在所学的各种知识,都是和社会和现实生活密切相关的。要建设好我们的国家,就要从小学好各种知识。只有这样,才能使自己将来成为一个对社会有用的人!
A number is a mathematical object used in counting and measuring. A notational symbol which represents a number is called a numeral, but in common usage the word number is used for both the abstract object and the symbol, as well as for the word for the number. In addition to their use in counting and measuring, numerals are often used for labels (telephone numbers), for ordering (serial numbers), and for codes (ISBNs). In mathematics, the definition of number has been extended over the years to include such numbers as zero, negative numbers, rational numbers, irrational numbers, and complex procedures which take one or more numbers as input and produce a number as output are called numerical operations. Unary operations take a single input number and produce a single output number. For example, the successor operation adds one to an integer, thus the successor of 4 is 5. More common are binary operations which take two input numbers and produce a single output number. Examples of binary operations include addition, subtraction, multiplication, division, and exponentiation. The study of numerical operations is called branch of mathematics that studies structure in number systems, by means of topics such as groups, rings and fields, is called abstract numbersThe most familiar numbers are the natural numbers or counting numbers: one, two, three, and so the base ten number system, in almost universal use today for arithmetic operations, the symbols for natural numbers are written using ten digits: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9. In this base ten system, the rightmost digit of a natural number has a place value of one, and every other digit has a place value ten times that of the place value of the digit to its right. The symbol for the set of all natural numbers is N, also written .In set theory, which is capable of acting as an axiomatic foundation for modern mathematics, natural numbers can be represented by classes of equivalent sets. For instance, the number 3 can be represented as the class of all sets that have exactly three elements. Alternatively, in Peano Arithmetic, the number 3 is represented as sss0, where s is the "successor" function. Many different representations are possible; all that is needed to formally represent 3 is to inscribe a certain symbol or pattern of symbols 3 first use of numbersIt is speculated that the first known use of numbers dates back to around 30,000 BC. Bones and other artifacts have been discovered with marks cut into them which many consider to be tally marks. The uses of these tally marks may have been for counting elapsed time, such as numbers of days, or keeping records of quantities, such as of systems have no concept of place-value (such as in the currently used decimal notation), which limit its representation of large numbers and as such is often considered that this is the first kind of abstract system that would be used, and could be considered a Numeral first known system with place-value was the Mesopotamian base 60 system (ca. 3400 BC) and the earliest known base 10 system dates to 3100 BC in Egypt.
数的认识”包括数的意义、数的读法和写法、数的改写、数的大小比较、数的整除、分数和小数的基本 性质六个方面的知识。这部分内容概念多,又比较抽象,而且是分散在几个年级学习的,间隔时间长,容易遗 忘。要使学生牢固地掌握这些知识,教师应结合课本《整理和复习》的内容,既要注意全面系统的复习,又要 注意突出重点,有针对性地根据学生实际掌握知识的情况安排复习。下面就这部分内容提几点建议,供总复习 时参考。 一、归类整理,形成系统 数学知识具有严密的系统性,每一概念与邻近概念之间都是纵向发展、横向联系着的。复习时,要在学生 掌握概念意义的基础上,引导学生归类整理,发现和把握知识纵向发展、横向联系的脉络,使之系统化,从而 更深刻地理解和掌握概念。例如,小学阶段学习的数概念,可复习整理成下表: (附图 {图}) 复习时,首先复习自然数。人们数物体的时候,表示物体个数的1、2、3……叫做自然数,自然数的个数是 无限的。然后复习0,明确自然数和0都是整数(还有小于0的整数以后学习);接着复习自然数的单位是1,由 把单位"1"平均分成若干份,表示这样的一份或几份的数引出分数,并进一步说明两个数相除的商可以用分数表 示,以显现出分数和整数的关系;然后从分数与小数的联系出发,复习小数的意义;最后复习百分数的意义: 表示一个数是另一个数的百分之几。这样,就把数的发展的来龙去脉显现在学生面前,学生得到的是前后联系 着的整块知识。 又如,数的整除这部分知识整个儿就是一个前衔后接、联系紧密的概念系统。复习时要在理解概念意义的 基础上,抓住概念之间的内部联系和发展,整理成下表: (附图 {图}) 其中,整除是这一块知识的基础。从整除出发,引出倍数、约数、能被2、5、3整除的数的特征三条线索。 从倍数到公倍数到最小公倍数;从约数到公约数到最大公约数,从含有约数的个数和特点引出质数和合数,从 质数引出质因数,从合数引出分解质因数,从两个数含有公约数的个数和特点引出互质数;从能被2整除的数的 特征中引出偶数和奇数。最后利用这些知识求两个数的最大公约数和最小公倍数。这样,数的整除的所有知识 就形成有结构的一大块贮存于学生的认知结构中。 数学的某项知识或技能常常包括几个方面,复习时也要帮助学生排列整理出来,一一认清情境,分别采取 适当的方法处理。如小学阶段先后学过好多种数的改写,可以一一排列出来复习:1.把较大的多位数改写成万 、亿作单位的数,如432150=万。2.把较大的数省略某一位后面的尾数,取它的近似值,如432150≈43万 。3.把小数省略某一位后面的尾数,取它的近似值,如≈(保留一位小数),≈(保留 两位小数),≈(保留三位小数)。4.假分数与带分数、整数的相互改写(例略)。5.分数、小 数、百分数之间的互化(见课本《整理和复习》)。把几种改写的情况清晰地排列出来,引导学生加以辨析和 掌握。 又如,数的大小比较也可以排列出各种情况来研究:怎样比较整数的大小?怎样比较小数的大小?怎样比 较分数的大小?其中同分母分数怎样比较大小?同分子分数怎样比较大小?不同分母、分子的分数怎样比较大 小?分数与小数怎样比较大小?这样,学生就能从整体上提纲挈领地掌握数的大小比较这一块知识了。 二、加强比较,沟通联系 数学概念常常既以共同的本质特征相联系,又以不同的个性特征相区别。通过比较,既能求同归纳和概括 ,又能区别不同,遏制泛化和混淆。比如质数、互质数、质因数三个概念,从字面来看,似是而非。通过比较 ,让学生明白,质数是对一个数来说的,看它的约数是否只有1和本身,如2,7,31都是质数;互质数是对两个数 来说的,看这两个数的公约数是否只有1。尽管两个质数是互质数,但是互质的两个数并不一定是质数,比如8 和9、6和13,1和83等。质因数不能独立存在,它必须依存于某一个合数,既是质数,又是这个合数的因数,就 是这个合数的质因数。比如2是12的质因数,11是88的质因数…… 又如,整数和小数的读法,可以集两者为“一身”来比较。如,,整数部分和小数部 分的数字相同,都是从高位读起,但读起来却不同:整数部分不仅要依次读出各个数位上的数字,而且要连同 计数单位一起读出,小数部分则只要依次读出各个数位上的数字就可以了,所以,读成七千六百四十 五点七六四五;整数部分中间连续有几个零,只要读一个零就可以了,小数部分中间连续有几个零,则要一个 一个读出来,不能省读,所以,读成二千零五点二零零五。 由于知识的分散教学,有些知识间的内在联系没有能及时显现,复习时可通过比较,把零散的知识串联起 来,使学生理解得更深刻。比如,复习时可将分数和小数的基本性质联系起来。分数的基本性质是,分数的分 子、分母同时乘以或者除以相同的数(零除外),分数的大小不变。小数的基本性质是,小数的末尾添上0或者 去掉0,小数的大小不变。其实,这两者是一致的。例如,,7/10=70/100=700/1000。 又如,通分、约分是先后学习的,复习时可通过比较,使学生认识到两者都是分数基本性质的运用。不同 的是,约分是分子、分母同时除以相同的数(零除外),变成分子、分母都比较小的分数;通分是将异分母分 数通过分子、分母同时乘以相同的数(零除外),化成同分母分数。这样,把分数的基本性质、约分、通分捆 在一起复习,知识就能以编码结构的形式进入学生认知结构,使之成为一种概括程度很高的有意义学习。 三、设计练习,加深理解 1.抓住重点和关键,进行基本练习。“基本的东西往往是最重要的”。对于教材中的重点和关键,要加强 基本练习。数的意义、数的整除、数的性质等都必须通过练习使学生的理解达到内化程度。数的各种改写、数 的大小比较也都要通过必要的练习才能形成技能技巧。 2.加强综合练习,深刻理解概念。总复习应使学生将概念系统化和整体化,综合运用已学知识解决问题。 比如,( )/16=6/( )=( )÷40=( )%就涉及小数与分数、百分数的互化、分数与除法的关系、分数的 基本性质、除法商不变性质等知识;又如,有一个数,万位上是最小的质数,百位上是最小的合数,十分位上 是最小的奇数,百分位上是最小的一位数,千分位上是最小的自然数,其余各位上都是0,这个数是( ),读 作( ),这道题包括了写数、读数和质数、合数、奇数、自然数等概念的运用;再如,a与b是两个自然数, a÷b=5,a与b的最大公约数是( ),最小公倍数是( );根据4/7×2(5/8)×2/3=1,在( )里直接写出 得数:4/7×2(5/8)=( ),2(5/8)×2/3=( ),4/7×2/3=( )……学生在灵活运用已学知识综合解答问题的过 程中,对概念加深了理解。 3.通过比较,区分易混概念。总复习中可设计比较题,帮助学生区分相似、相近和易混概念。比如,把7÷ 3=2……1,÷4=,18÷6=3,3÷,40÷8=5按要求填入表中。 除 尽 除不尽 整 除 不能整除 通过这一比较性练习,可以使学生明白:整除的一定是除尽的,除尽的却不一定能整除;不能整除的有时 是除尽的,有时是除不尽的,除不尽的则一定是不能整除的。 4.加强针对性练习,不断强化对易错概念的纠正。对学生易错的概念,要引导他们认识错误情况和错误原 因,然后指导他们运用概念回答问题,解决问题。如,判断“偶数都是合数”、“42分解质因数是42=2×3×7 ×1”、“一个数的倍数一定比它的约数大”对错的过程也是找错、议错、改错的过程,从对错误的省悟中强化 对概念的理解。 四、启发学生,主动复习 总复习最终是让学生掌握已学的知识。教学时,要启发引导学生主动地复习,共同重温并整理所学的知识 ,使之系统化。在回忆和整理知识时,要让学生做复习的主人,多让学生发言,互相补充,逐步形成系统的、 完整的、明确的知识网络。这样,学生对所学知识不仅加深了理解,印象深刻,而且感到通过复习和整理确实 有所提高,从而激发学生复习的积极性,提高复习的效果。
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.
如果这两个不行,你可以把这两篇论文综合一下哦
关于集合运算的应用收稿日期:2008-01-08作者简介:邓凤茹(1969-),讲师,河北廊坊人,从事基础教育教学工作。1简介集合论的运算集合论是最近发现的数学理论,在1871年集合论的创始人德国大数学家康.托尔给出集合的第一定义,使“集合”成为数学基本概念之一,它也是整个数学大厦的基础,虽然集合论很“年轻”,但是它能够论证数学各个分支的统一性,例如代数式和几何式效果是相等的。下面简单介绍集合的概念和运算。集合的概念集合是指具有某种特定性质的事物的总体。组成这个集合的事物称为集合的元素;根据集合元素的个数集合分为有限集和无限集,同一性质的集合可以定义运算,集合的运算有三种:并、交、差。集合的运算设A、B是两个集合,由所有属于A或者属于B的元素组成的集合,称为A与B的并集,简称并(或和),记作A∪B,即A∪B={x|x∈A或x∈B}由所有既属于A又属于B的元素组成的集合,称为A与B的交集,简称交(或积),记作A∩B,即A∩B={x|x∈A且x∈B}由所有既属于A而不属于B的元素组成的集合,称为A与B的差集,简称差,记作A-B,即A-B={x|x∈A且x|B}以上定义可推广到无限多个集合的运算2在概率统计学中的应用1)概率的定义设(Ω,F)是可测空间,对每一个集合A∈F,有一实数与之对应,记为P(A),如果它满足下面三个条件:(1)对每一个集合A∈F,有0≤P(A)≤1;(2)对必然事件Ω,有P(Ω)=1;(3)对任意集合Ai∈F(i=1,2,…n),Ai∩Aj=Φ(i≠j),恒有P(∪ni=1A i)=6ni=1p(A i)(1)则称实值函数P为(Ω,F)上的概率,P(A)就称为事件A的概率2)当A i∩A j≠Φ(i≠j),(i,j=1,2…,n)时,公式一变成一般式即P(∪ni=1A i)=6ni=1p(A i)-6ni=16j>iP(A i∩A j)+6ni=16j>i6k>jP(A i∩A j∩A k)-…+(-1)n-1P(A 1∩A 2∩…∩A n)(2)由De Morgan定理(对偶律或摩根律)可得下述概率公式:P(∩ni=1A i)=P(∪ni=1A i)=P(Ω-∪ni=1A i)即P(∩ni=1A i)=1-[6ni=1p(A i)-6ni=16j>iP(A i∩A j)+6ni=16j>i6k>jP(A i∩A j∩A k)-…+(-1)n-1P(A 1∩A 2∩…∩A n)](3)注意:三个公式的适用条件当n=2时,为最简单的形式即P(A∪B)=P(A)+P(B)-P(A∩B)当A∩B=Φ时,P(A∪B)=P(A)+P(B)(可加性)3在组合数学中的应用1)集合中元素个数:设A为有限集合,A中元素个数为r,则称r为A的元素个数,记作:|A|=r2)推导一般公式|A∪B|=|A|+|B|-|A∩B|(当A∩B=Φ时,|A∪B|=|A|+|B|)|A∪B∪C|=|A|+|B|+|C|-[|A∩B|+|A∩C|+|B∩C|]+|A∩B∩C|推广到一般形式:∪ni=1A i=6ni=1|A i|-6ni=16j>i|A i∩A j|+6ni=16j>i6k>j|A i∩A j∩A k|-…+(-1)n-1|A 1∩A2∩…∩An|(4)由De Morgan定理(对偶律或摩根律)可得下述公式∩ni=1A i=∪ni=1A i=I-∪ni=1A i(I为全集,|I|=m)即∩ni=1A i=m-6ni=1|A i|-6ni=16j>i|A i∩A j|+6ni=16j>i6k>j|A i∩A j∩A k|-…+(-1)n-1|A 1∩A 2∩…∩A n|(5)公式(4)与公式(5)就是容斥原理3)推广容斥原理(1)|A∩B|=|A-(A∩B)|=|A|-|A∩B|同理|B∩A|=|B-(A∩B)|=|B|-|A∩B|即|A∩B|+|B∩A|=|A|+|B|-2|A∩B|(2)|A∩B∩C|=|A∩(B∪C)|=|A∩[I-(B∩C)]|=|A-[(A∩B)U(A∩C)]|=|A|-(|A∩B|+|A∩C|)+|A∩B∩C|同理可得:|A∩B∩C|=|B|-(|A∩B|+|B∩C|)+|A∩B∩C||A∩B∩C|=|C|-(|A∩C|+|B∩C|)+|A∩B∩C|即|A∩B∩C|+|A∩B∩C|+|A∩B∩C|=|A|+|B|+|C|-2(|A∩C|+|B∩C|+|B∩C|)+3|A∩B∩C|(3)推广到一般情况|A 1∩A 2∩A 3∩…∩A n|+|A 1∩A 2∩A 3∩…∩A n|+…|A1∩A2∩A3∩…∩An|=6ni=1|A i|-26ni=16j>i|A i∩A j|+3 6ni=16j>i6k>j|A i∩A j∩A k|-…+n|A 1∩A 2∩…∩A n|令α(m)=6|Ai1∩Ai2∩…∩Aim|,β(1)=6|A i1∩Ai2∩…∩Ain|则上式可表示为:β(1)=C11α(1)-C11+1α(2)+C21+2α(3)-…+C1nα(n)同理可推广:β(m)=Cmmα(m)-Cmm+1α(m+1)+Cmm+2α(m+2)-…+(-1)n-m Cmnα(n)(6)公式(6)为广义的容斥原理(证明略)4应用案例一个学校只有3门课程:数学,物理,化学。已知修这三门课的学生分别有170,130,120人;同时修数学、物理两门课的学生有45人;同时修数学、化学两门课的学生有20人;同时修物理、化学两门课的学生有22人;同时修三门课的学生有3人。问在该校众人抽一名,问他是只参加数学课程的概率是多少?解:设A为修数学课的学生集合;B为修数学课的学生集合;C为修数学课的学生集合;则有:|A|=170;|B|=130;|C|=120;|A∩B|=45;|A∩C|=20;|C∩B|=22|A∩B∩C|=3学校共有学生人数:|A∪B∪C|=|A|+|B|+|C|-[|A∩B|+|A∩C|+|B∩C|]+|A∩B∩C|=170+130+120-(45+20+22)+3=336(人)只参加数学课程的人数:|A∩B∩C|=|A|-(|A∩B|+|A∩C|)+|A∩B∩C|=170-(45+20)+3=108则在该校众人抽一名,只参加数学课程的概率为:P(A∩B∩C)=|A∩B∩C||A∪B∪C|=108336≈(下转第39页)(上接第32页)5结语通过对集合运算在《概率统计》与《组合数学》两门课程中应用的讨论,我们可以归纳为函数式的应用问题,如果把求概率和求集合中元素的个数抽象成为函数,把对应法则统一看作f,x,y为变量,“+”表示“加”或“或”的含义“;3”表示“乘”或“与”,“x”表示“差”或“非”,则该函数满足下列性质:(1)f(x+y)=f(x)+f(y)-f(x y)(2)将上式推广到有限个元素中去为:f(6ni=1x i)=6ni=1f(x i)-6ni=16j>if(x i x j)+6ni=16j>i6k>if(x i x j x k)-…+(-1)n-1 f(x 1 x 2…x n)(3)由De Morgan定理可知下述等式(A常数)f(6ni=1x i)=A-[6ni=1f(x i)-6ni=16j>if(x i x j)+6ni=16j>i6k>if(x i x j x k)-…+(-1)n-1 f(x 1 x 2…x n)]注“:3”号可以省略不写,“∏”表示连乘号以上等式还可以推广到无穷多个变量的函数等式中去,并且该函数也可以应用于其它领域当中。参考文献:[1]卢开澄.组合数学[M].北京:清华大学出版社,2003.[2]梁之舜.概率论及数理统计[M].北京:高等教育出版社,2005.[3]同济大学应用数学系.高等数学[M].北京:高等教育出版社,2005.
数学建模论文范文一篇,带例题,结构格式要求有摘要、关键词、问题背景、建模过程、模型解释、小结、参考文献点一下就可以进去了,希望你早日完成论文。祝你顺利资料什么的都有,论文相关的。加油!
数模相当纠结啊
大学招生人数的多少是一个极其复杂的非线性过程,它受到各种因素的影响,不仅呈现出非平稳动态随机变化特性,而且各因素间的关系也比较难以确定,因此用简单的线性函数来进行确定性描述结果一般不会太理想。本论文根据兰州交通大学1999-2014年招生人数的相关数据,采用了时间序列分析法确立了招生人数的分析模型,对兰州交通大学未来的招生人数进行了分析和预测。时间序列是指同一种现象在不同时间上的相继观察值排列而成的一组数字序列。时间序列预测方法是通过时间序列的历史数据揭示现象随时间变化的规律,并将这种规律延伸到未来,从而对该现象的未来做出预测。首先,本论文对兰州交通大学1999-2014年的招生人数进行了平稳性检验,利用SPSS软件画出了序列的时序图,从时序图上,我们可以看到:从1999-2014年,兰州交通大学的招生人数呈现先快速增长后又趋于稳定的趋势,说明该序列不是一个平稳的时间序列。其次,我们又进行了纯随机性检验,从其序列的自相关图和偏自相关图可以看出该序列不是一个白噪声序列。对于招生人数序列的非确定性分析,我们根据序列的非平稳性进行了2阶差分,2阶差分后的时序图显示其差分后的序列在均值附近比较稳定地波动。又通过SS画出二阶差分后的自相关图和偏自相关图,自相关图显示出5阶截尾的性质,而偏自相关图显示出显著的不截尾性质所以本论文建立了ARIMA(0,2,5)模型,并利用SAS对未来10年兰州交通大学的招生人数作出了预测,发现未来10年兰州交通大学的招生人数趋于稳定,波动不大
数学建模内容摘要:数学作为现代科学的一种工具和手段,要了解什么是数学模型和数学建模,了解数学建模一般方法及步骤。关键词:数学模型、数学建模、实际问题伴随着当今社会的科学技术的飞速发展,数学已经渗透到各个领域,数学建模也显得尤为重要。数学建模在人们生活中扮演着重要的角色,而且随着计算机技术的发展,数学建模更是在人类的活动中起着重要作用,数学建模也更好的为人类服务。一、数学模型数学模型是对于现实世界的一个特定对象,一个特定目的,根据特有的内在规律,做出一些必要的假设,运用适当的数学工具,得到一个数学结构.简单地说:就是系统的某种特征的本质的数学表达式(或是用数学术语对部分现实世界的描述),即用数学式子(如函数,图形,代数方程,微分方程,积分方程,差分方程等)来描述(表述,模拟)所研究的客观对象或系统在某一方面的存在规律.随着社会的发展,生物,医学,社会,经济……,各学科,各行业都涌现现出大量的实际课题,急待人们去研究,去解决.但是,社会对数学的需求并不只是需要数学家和专门从事数学研究的人才,而更大量的是需要在各部门中从事实际工作的人善于运用数学知识及数学的思维方法来解决他们每天面临的大量的实际问题,取得经济效益和社会效益.他们不是为了应用数学知识而寻找实际问题(就像在学校里做数学应用题),而是为了解决实际问题而需要用到数学.而且不止是要用到数学,很可能还要用到别的学科,领域的知识,要用到工作经验和常识.特别是在现代社会,要真正解决一个实际问题几乎都离不开计算机.可以这样说,在实际工作中遇到的问题,完全纯粹的只用现成的数学知识就能解决的问题几乎是没有的.你所能遇到的都是数学和其他东西混杂在一起的问题,不是"干净的"数学,而是"脏"的数学.其中的数学奥妙不是明摆在那里等着你去解决,而是暗藏在深处等着你去发现.也就是说,你要对复杂的实际问题进行分析,发现其中的可以用数学语言来描述的关系或规律,把这个实际问题化成一个数学问题,这就称为数学模型.数学模型具有下列特征:数学模型的一个重要特征是高度的抽象性.通过数学模型能够将形象思维转化为抽象思维,从而可以突破实际系统的约束,运用已有的数学研究成果对研究对象进行深入的研究.数学模型的另一个特征是经济性.用数学模型研究不需要过多的专用设备和工具,可以节省大量的设备运行和维护费用,用数学模型可以大大加快研究工作的进度,缩短研究周期,特别是在电子计算机得到广泛应用的今天,这个优越性就更为突出.但是,数学模型具有局限性,在简化和抽象过程中必然造成某些失真.所谓"模型就是模型"(而不是原型),即是指该性质.二、数学建模 数学建模是利用数学方法解决实际问题的一种实践.即通过抽象,简化,假设,引进变量等处理过程后,将实际问题用数学方式表达,建立起数学模型,然后运用先进的数学方法及计算机技术进行求解.简而言之,建立数学模型的这个过程就称为数学建模.模型是客观实体有关属性的模拟.陈列在橱窗中的飞机模型外形应当象真正的飞机,至于它是否真的能飞则无关紧要;然而参加航模比赛的飞机模型则全然不同,如果飞行性能不佳,外形再象飞机,也不能算是一个好的模型.模型不一定是对实体的一种仿照,也可以是对实体的某些基本属性的抽象,例如,一张地质图并不需要用实物来模拟,它可以用抽象的符号,文字和数字来反映出该地区的地质结构.数学模型也是一种模拟,是用数学符号,数学式子,程序,图形等对实际课题本质属性的抽象而又简洁的刻划,它或能解释某些客观现象,或能预测未来的发展规律,或能为控制某一现象的发展提供某种意义下的最优策略或较好策略.数学模型一般并非现实问题的直接翻版,它的建立常常既需要人们对现实问题深入细微的观察和分析,又需要人们灵活巧妙地利用各种数学知识.这种应用知识从实际课题中抽象,提炼出数学模型的过程就称为数学建模.实际问题中有许多因素,在建立数学模型时你不可能,也没有必要把它们毫无遗漏地全部加以考虑,只能考虑其中的最主要的因素,舍弃其中的次要因素.数学模型建立起来了,实际问题化成了数学问题,就可以用数学工具,数学方法去解答这个实际问题.如果有现成的数学工具当然好.如果没有现成的数学工具,就促使数学家们寻找和发展出新的数学工具去解决它,这又推动了数学本身的发展.例如,开普勒由行星运行的观测数据总结出开普勒三定律,牛顿试图用自己发现的力学定律去解释它,但当时已有的数学工具是不够用的,这促使了微积分的发明.求解数学模型,除了用到数学推理以外,通常还要处理大量数据,进行大量计算,这在电子计算机发明之前是很难实现的.因此,很多数学模型,尽管从数学理论上解决了,但由于计算量太大而没法得到有用的结果,还是只有束之高阁.而电子计算机的出现和迅速发展,给用数学模型解决实际问题打开了广阔的道路.而在现在,要真正解决一个实际问题,离了计算机几乎是不行的.数学模型建立起来了,也用数学方法或数值方法求出了解答,是不是就万事大吉了呢 不是.既然数学模型只能近似地反映实际问题中的关系和规律,到底反映得好不好,还需要接受检验,如果数学模型建立得不好,没有正确地描述所给的实际问题,数学解答再正确也是没有用的.因此,在得出数学解答之后还要让所得的结论接受实际的检验,看它是否合理,是否可行,等等.如果不符合实际,还应设法找出原因,修改原来的模型,重新求解和检验,直到比较合理可行,才能算是得到了一个解答,可以先付诸实施.但是,十全十美的答案是没有的,已得到的解答仍有改进的余地,可以根据实际情况,或者继续研究和改进;或者暂时告一段落,待将来有新的情况和要求后再作改进. 应用数学知识去研究和和解决实际问题,遇到的第一项工作就是建立恰当的数学模型.从这一意义上讲,可以说数学建模是一切科学研究的基础.没有一个较好的数学模型就不可能得到较好的研究结果,所以,建立一个较好的数学模型乃是解决实际问题的关键之一.数学建模将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高同学们应用所学知识分析问题,解决问题的能力的必备手段之一.三、数学建模的一般方法建立数学模型的方法并没有一定的模式,但一个理想的模型应能反映系统的全部重要特征:模型的可靠性和模型的使用性建模的一般方法:1.机理分析 机理分析就是根据对现实对象特性的认识,分析其因果关系,找出反映内部机理的规律,所建立的模型常有明确的物理或现实意义.(1) 比例分析法--建立变量之间函数关系的最基本最常用的方法. (2) 代数方法--求解离散问题(离散的数据,符号,图形)的主要方法. (3) 逻辑方法--是数学理论研究的重要方法,对社会学和经济学等领域的实际 问题,在决策,对策等学科中得到广泛应用. (4) 常微分方程--解决两个变量之间的变化规律,关键是建立"瞬时变化率"的表达式. (5) 偏微分方程--解决因变量与两个以上自变量之间的变化规律.2.测试分析方法 测试分析方法就是将研究对象视为一个"黑箱"系统,内部机理无法直接寻求,通过测量系统的输入输出数据,并以此为基础运用统计分析方法,按照事先确定的准则在某一类模型中选出一个数据拟合得最好的模型. (1) 回归分析法--用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法.(2) 时序分析法--处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法.(3) 回归分析法--用于对函数f(x)的一组观测值(xi,fi)i=1,2,…,n,确定函数的表达式,由于处理的是静态的独立数据,故称为数理统计方法.(4) 时序分析法--处理的是动态的相关数据,又称为过程统计方法.将这两种方法结合起来使用,即用机理分析方法建立模型的结构,用系统测试方法来确定模型的参数,也是常用的建模方法, 在实际过程中用那一种方法建模主要是根据我们对研究对象的了解程度和建模目的来决定.机理分析法建模的具体步骤大致可见左图.3.仿真和其他方法(1) 计算机仿真(模拟)--实质上是统计估计方法,等效于抽样试验.① 离散系统仿真--有一组状态变量.② 连续系统仿真--有解析表达式或系统结构图.(2) 因子试验法--在系统上作局部试验,再根据试验结果进行不断分析修改,求得所需的模型结构.(3) 人工现实法--基于对系统过去行为的了解和对未来希望达到的目标,并考虑到系统有关因素的可能变化,人为地组成一个系统.(参见:齐欢《数学模型方法》,华中理工大学出版社,1996)四、数学模型的分类数学模型可以按照不同的方式分类,下面介绍常用的几种.1.按照模型的应用领域(或所属学科)分:如人口模型,交通模型,环境模型,生态模型,城镇规划模型,水资源模型,再生资源利用模型,污染模型等.范畴更大一些则形成许多边缘学科如生物数学,医学数学,地质数学,数量经济学,数学社会学等.2.按照建立模型的数学方法(或所属数学分支)分:如初等数学模型,几何模型,微分方程模型,图论模型,马氏链模型,规划论模型等.按第一种方法分类的数学模型教科书中,着重于某一专门领域中用不同方法建立模型,而按第二种方法分类的书里,是用属于不同领域的现成的数学模型来解释某种数学技巧的应用.在本书中我们重点放在如何应用读者已具备的基本数学知识在各个不同领域中建模.3.按照模型的表现特性又有几种分法:确定性模型和随机性模型 取决于是否考虑随机因素的影响.近年来随着数学的发展,又有所谓突变性模型和模糊性模型.静态模型和动态模型 取决于是否考虑时间因素引起的变化.线性模型和非线性模型 取决于模型的基本关系,如微分方程是否是线性的.离散模型和连续模型 指模型中的变量(主要是时间变量)取为离散还是连续的.虽然从本质上讲大多数实际问题是随机性的,动态的,非线性的,但是由于确定性,静态,线性模型容易处理,并且往往可以作为初步的近似来解决问题,所以建模时常先考虑确定性,静态,线性模型.连续模型便于利用微积分方法求解,作理论分析,而离散模型便于在计算机上作数值计算,所以用哪种模型要看具体问题而定.在具体的建模过程中将连续模型离散化,或将离散变量视作连续,也是常采用的方法.4.按照建模目的分:有描述模型,分析模型,预报模型,优化模型,决策模型,控制模型等.5.按照对模型结构的了解程度分:有所谓白箱模型,灰箱模型,黑箱模型.这是把研究对象比喻成一只箱子里的机关,要通过建模来揭示它的奥妙.白箱主要包括用力学,热学,电学等一些机理相当清楚的学科描述的现象以及相应的工程技术问题,这方面的模型大多已经基本确定,还需深入研究的主要是优化设计和控制等问题了.灰箱主要指生态,气象,经济,交通等领域中机理尚不十分清楚的现象,在建立和改善模型方面都还不同程度地有许多工作要做.至于黑箱则主要指生命科学和社会科学等领域中一些机理(数量关系方面)很不清楚的现象.有些工程技术问题虽然主要基于物理,化学原理,但由于因素众多,关系复杂和观测困难等原因也常作为灰箱或黑箱模型处理.当然,白,灰,黑之间并没有明显的界限,而且随着科学技术的发展,箱子的"颜色"必然是逐渐由暗变亮的.五、数学建模的一般步骤建模的步骤一般分为下列几步:1.模型准备.首先要了解问题的实际背景,明确题目的要求,搜集各种必要的信息.2.模型假设.在明确建模目的,掌握必要资料的基础上,通过对资料的分析计算,找出起主要作用的因素,经必要的精炼,简化,提出若干符合客观实际的假设,使问题的主要特征凸现出来,忽略问题的次要方面.一般地说,一个实际问题不经过简化假设就很难翻译成数学问题,即使可能,也很难求解.不同的简化假设会得到不同的模型.假设作得不合理或过份简单,会导致模型失败或部分失败,于是应该修改和补充假设;假设作得过分详细,试图把复杂对象的各方面因素都考虑进去,可能使你很难甚至无法继续下一步的工作.通常,作假设的依据,一是出于对问题内在规律的认识,二是来自对数据或现象的分析,也可以是二者的综合.作假设时既要运用与问题相关的物理,化学,生物,经济等方面的知识,又要充分发挥想象力,洞察力和判断力,善于辨别问题的主次,果断地抓住主要因素,舍弃次要因素,尽量将问题线性化,均匀化.经验在这里也常起重要作用.写出假设时,语言要精确,就象做习题时写出已知条件那样.3.模型构成.根据所作的假设以及事物之间的联系, 利用适当的数学工具去刻划各变量之间的关系,建立相应的数学结构――即建立数学模型.把问题化为数学问题.要注意尽量采取简单的数学工具,因为简单的数学模型往往更能反映事物的本质,而且也容易使更多的人掌握和使用.4.模型求解.利用已知的数学方法来求解上一步所得到的数学问题,这时往往还要作出进一步的简化或假设.在难以得出解析解时,也应当借助计算机求出数值解.5.模型分析.对模型解答进行数学上的分析,有时要根据问题的性质分析变量间的依赖关系或稳定状况,有时是根据所得结果给出数学上的预报,有时则可能要给出数学上的最优决策或控制,不论哪种情况还常常需要进行误差分析,模型对数据的稳定性或灵敏性分析等.6.模型检验.分析所得结果的实际意义,与实际情况进行比较,看是否符合实际,如果结果不够理想,应该修改,补充假设或重新建模,有些模型需要经过几次反复,不断完善.7.模型应用.所建立的模型必须在实际中应用才能产生效益,在应用中不断改进和完善.应用的方式自然取决于问题的性质和建模的目的.参考文献:(1)齐欢《数学模型方法》,华中理工大学出版社,1996。(2)《数学的实践与认识》,(季刊),中国数学会编辑出版。
分高没有什么用啊 如果现实点,有RMB 我不介意再看一次高二的数学书。
数学史上出现的三次数学危机,与其说是“数学的危机”,不如说是“数学哲学的危机”.下面我给你分享三次数学危机论文,欢迎阅读。
摘要:本文主要通过数学史上的三次危机的产生与消除,针对它们的本质浅谈自己的认识,实际导致这三次危机原因在与人的认识。第一次数学危机是人们对万物皆数的误解,随着无理数的发现,把第一次数学危机度过了。第二次数学危机是人们对无穷小的误解,微积分的出现产生了一种新的方法,即分析方法,分析方法是算和证的结合。是通过无穷趋近而确定某一结果。罗素悖论的发现,给数学界以极大的震动,导致了数学史上的第三次危机。为了探求其根源和解决难题的途径,在数学界逻辑界进行了不懈的探讨,提出了一系列解决方案,并在不知不觉中大大推动了数学和逻辑学的发展。
关键词:危机;万物皆数;无穷小;分析方法;集合
一、前言
数学常常被人们认为是自然科学中发展得最完善的一门学科,但在数学的发展史中,却经历了三次危机,人们为了使数学向前发展,从而引入一些新的东西使问题化解,在第一次危机中导致无理数的产生;第二次危机发生在十七世纪微积分诞生后,无穷小量的刻画问题,最后是柯西解决了这个问题;第三次危机发生在19世纪末,罗素悖论的产生引起数学界的轩然大波,最后是将集合论建立在一组公理之上,以回避悖论来缓解数学危机。本文回顾了数学上三次危机的产生与发展,并给出了自己对这三次危机的看法,最后得出确定性丧失的结论。
二、数学史上的第一次“危机”
第一次数学危机是发生在公元前580-568年之间的古希腊。那时的数学正值昌盛,忒被是以毕达哥拉斯为代表的毕氏学派对数的认识进行了研究,他们认为“万物旨数”。所谓数就是指整数,他们确定数的目的是企图通过揭示数的奥秘来探索宇宙的永恒真理,信条是:宇宙间的一切现象都能归结为整数或整数之比,即世界上只存在整数与分数,除此之外他们不认识也不承认别的数。在那个时期。上述思想是绝对权威、是“真理”。但是不久人们发现即使边长为1的正方形对角线不是可比数。这样毕达哥拉斯“万物皆数”是不成立的,绝对的权威受到了严重的挑战:一方面证明单位正方形对角线的长不是整数分数,按照他们的观点,这种长度不是数!另一方面,他们不承认自己的观点有问题,这就陷入了极大的矛盾之中,这是第一次数学危机。
三、第二次数学危机
第二次数学危机发生在十七世纪。十七世纪微积分诞生后,由于推敲微积分的理论基础问题,数学界出现混乱局面,即第二次数学危机。其实我翻了一下有关数学史的资料,阿基米德的逼近法实际上已经掌握了无限小分析的基本要素,直到很多年后。牛顿和莱布尼兹开辟了新的天地――微积分。微积分的主要创始人牛顿在一些典型的推导过程中,第一步用了无穷小量作分母进行除法,当然无穷小量不能为零;第二步牛顿又把无穷小量看作零,去掉那些包含它的项,从而得到所要的公式,在力学和几何学的应用证明了这些公式是正确的,但它的数学推导过程却在逻辑上自相矛盾。直到19世纪,柯西详细而有系统地发展了极限理论。柯西认为把无穷小量作为确定的量,即使是零,都说不过去,它会与极限的定义发生矛盾。无穷小量应该是要怎样小就怎样小的量,因此本质上它是变量,而且是以零为极限的量,至此柯西澄清了前人的无穷小的概念,另外Weistrass创立了极限理论,加上实数理论,集合论的建立,从而把无穷小量从形而上学的束缚中解放出来,第二次数学危机基本解决。
四、数学史上的第三次危机
1.悖论的产生及意义
(1)什么是悖论
悖论来自希腊语,意思是“多想一想”。这个次的意义比较丰富,它包括一切与人的知觉和日常经验相矛盾的数学结论,那些结论会使我们惊异无比。悖论是自相矛盾的命题,即如果承认这个命题成立,就可推出它的否定命题成立;反之,如果承认这个命题的否定命题成立,又可推出原命题成立。如果承认它是真的,经过一系列正确的推理,却又得出它是假的;如果承认它是假的,经过一系列正确的推理,却又得出它是真的。古今中外有不少著名的悖论,他们震撼了逻辑学和数学的基础,激发了人们求知和精密的思考,吸引了古往今来许多思想家和爱好者的注意力。解决悖论难题需要创造性的思考,悖论的解决又往往可以给人带来全新的观念。
(2)悖论产生的意义
疏忽学悖论是在数学学科理论体系发展到相当高的阶段才出现的。它是对数学学科理论体系可能存在的内在矛盾的揭示。虽然暂时引起人们的思想混乱,对正常的科学研究可能会形成一定的冲击,但它对于揭露原有理论体系中的逻辑矛盾,对于揭露原有理论的缺陷或局限性,对于这一步深入理解,任何和评价原有科学理念,对于原有的科学概念或理论的进一步充实完善和促进科学管理的产生都有相当重要的意义,同时也为科学研究提供新的课题和研究方向。
2.第三次数学危机的产生与解决
(1)第三次数学危机的产生
第三次数学危机发生在1902年,罗素悖论的产生震撼了整个数学界,号称天衣无缝,绝对正确的数学出现了自相矛盾。
罗素在该悖论中所定义的集合R,被几乎所有集合论研究者都认为是在朴素集合论中可以合法存在的集合。事实虽是这样但原因却又是什么呢?这是由于R是集合,若R含有自身作为元素,就有R R,那么从集合的角度就有RR。一个集合真包含它自己,这样的集合显然是不存在的。因为既要R有异于R的元素,又要R与R是相同的,这显然是不可能的。因此,任何集合都必须遵循R R的基本原则,否则就是不合法的集合。这样看来,罗素悖论中所定义的一切R R的集合,就应该是一切合法集合的集合,也就是所有集合的集合,这就是同类事物包含所有的同类事物,必会引出最大的这类事物。归根结底,R也就是包含一切集合的“最大的集合”了。因此可以明确了,实质上,罗素悖论就是一个以否定形式陈述的最大集合悖论。
(2)第三次数学危机的解决
罗素的悖论产生后,数学家们就开始为这场危机寻找解决的办法,其中之一是把集合论建立在一组公理之上,以回避悖论。首先进行这个工作的是德国数学家策梅罗,他提出七条公理,建立了一种不会产生悖论的集合论,又经过德国的另一位数学家弗芝克尔的改进,形成了一个无矛盾的集合论公理系统(即所谓zF公理系统),这场数学危机到此缓和下来。
现在,我们通过离散数学的学习,知道集合论主要分为Cantor集合论和Axiomatic集合论,集合是先定义了全集I,空集,在经过一系列一元和二元运算而得来的。而在七条公理上建立起来的集合论系统避开了罗素悖论,使现代数学得以发展。
三次数学危机是我们数学史发展中的一个奠基,他为我们日后更详细、深入的研究数学做了很好的铺垫,我我想以后也许会有第四次数学危机,但数学家也会把它化解掉,只有出现危机,才能使我们的数学研究达到更高的境界。
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》
中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,以下是我搜集的一篇关于三次数学危机探讨的论文范文,供大家阅读参考,
从我国数学的发展看三次数学危机。
1 引言
数学中有大大小小的许多矛盾,比如正与负、加法与减法、微分与积分、有理数与无理数、实数与虚数等等。但是整个数学发展过程中还有许多深刻的矛盾,例如有穷与无穷,连续与离散,乃至存在与构造,逻辑与直观,具体对象与抽象对象,概念与计算等等。在整个数学发展的历史上,贯穿着矛盾的斗争与解决。而在矛盾激化到涉及整个数学的基础时,就产生数学危机。整个数学的发展史就是矛盾斗争的历史,斗争的结果就是数学领域的发展。
2 三次数学危机
第一次数学危机发生在古希腊,源于毕达哥拉斯的以数为基础的宇宙模型和数是可公度的信条。毕达哥拉斯认为,事物的本质是由数构成的,并以数为基础,构造了宇宙模型[1].在毕达哥拉斯看来,数就是整数或整数之比。但这一信条后来遇到了困难。因为有些数是不可公度的。这一矛盾,导致了毕达哥拉斯关于数的信条的破产,并进一步导致了毕达哥拉斯以数为基础的宇宙模型的破产。这在当时产生的震动太大了,因此历史上称之为第一次数学危机。
17、18世纪关于微积分发生的激烈的争论,被称为第二次数学危机[2].在17世纪晚期,形成了微积分学。牛顿和莱布尼茨被公认为微积分的奠基者。他们的功绩主要在于把各种有关问题的解法统一成微积分,有明确的计算步骤,微分法和积分法互为逆运算[3].由于新诞生的微积分方法中隐含着逻辑推理上的严重缺陷,导致了无穷小悖论[4].当时牛顿等人不能自圆其说,而且,其后一百年间的数学家也未能有力的回答贝克莱的质问,由此而引起数学界甚至哲学界长达一个半世纪的争论,造成第二次数学危机.
19世纪末分析严格化的最高成就--集合论,似乎给数学家们带来了一劳永逸摆脱基础危机的希望。庞加莱甚至在1900年巴黎国际数学大会上宣称:现在我们可以说,完全的严格性已经达到了![5]但就在第二年,一场摇撼整个数学大厦基础的暴风雨来临了,英国数学家罗素以一个简单明了的集合论悖论打破了人们的上述希望,引起了关于数学基础的新争论。他把关于集合论的一个着名悖论用故事通俗地表述出来。
它和其它一些集合论悖论一样,对数学发展的影响是十分深刻、巨大的,甚至可以说是动摇了整个数学的基础,并导致了第三次数学危机。
3 从我国数学的发展看三次数学危机
中华人民共和国的诞生,为中国数千年的文明史揭开了新的篇章,我国数学科学的研究出现了生机勃勃的景象,这是我们国家社会主义建设的需要,也是我们党和国家非常重视科学技术的结果,
数学论文《从我国数学的发展看三次数学危机。中国科学院于1950年开始筹建数学研究所,1952年正式成立。全国各高等院校普遍设置了数学系,《数学学报》和《数学通报》复刊。1958年~1960年的大跃进时期,在极左思潮影响下,数学基础理论研究受到很大冲击,积极的一面是明确了向世界先进水平看齐的奋斗目标,也重视理论联系实际,线性规划得到大力推广并创造了切实可行的图上作业法,运筹学由此在我国发展起来。在发展我国高科技过程中,例如1965年9月17日,我国科学工作者在世界上首次用人工方法合成结晶牛胰岛素。
我们不能不承认,数学对于现实生活的影晌正在与日俱增。许多学科都在悄悄地经历着一场数学化的进程。现在,已经没有哪个领域能够抵御得住数学方法的渗透。因此,对于数学,特别是现代数学加以普及,使得数学和数学家的工作能对现实生活产生应有的积极影响,这已成为人们日益重视的课题。
4 总结
综上所述三次数学危机对数学的发展影响是巨大的。第一次数学危机中产生的欧几里德几何对树立天文学的发展起了很大的推动作用,第一次数学危机使古希腊数学基础发生了根本性的变化,使古希腊的数学基础转向几何。第二次数学危机中波尔查诺给出了连续性的正确定义;阿贝尔指出要严格限制滥用级数展开及求和;柯西指出无穷小量和无穷大量都是变量,并且定义了导数和积分;狄利克雷给出了函数的现代定义;美国数理逻辑学家罗宾逊又利用无穷小量引进超实数的概念,建立了非标准分析,同样也能精确的描述微积分,解决无穷小悖论。第三次数学危机建立了实数理论,且在此基础上建立了极限的基本定理,使数学分析建立在实数理论的严格基础之上,康托尔创立了集合论。而且还产生了公理化方法论和数理逻辑等一批新颖学科。我国以至世界各国的数学发展也都依赖于三次数学危机中产生的数学的新内容。整个数学的发展是一个层层深入、层层递进的过程。
参考文献:
[1]人民教育出版社中学数学室着.现代数学概论[M].北京:人民教育出版社,2003.
[2]张光远.现代化知识文库:二十世纪数学史话[M].知识出版社,
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[4]于寅.近代数学基础[M].华中理工大学出版社,.
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1、中、英文题目:论文题目应能概括整篇论文的核心内容,一般不超过30字。 2、论文的摘要字数一般在1000字左右。除非有特俗要求,可扩充到2000字左右。 3、论文的关键词3-5个,是用来说明全文的主题内容的单词或术语,力求精炼准确。 4、硕士论文开题报告字数不得少于3000字,研究生实施毕业论文课题研究的前瞻性计划和依据,是论文中心思想的概括。 5、正文部分字数是开题报告字数后,保持在3万字左右,具体可根据学校的相关规定调整。 6、论文致谢一般在2-300字,是论文作者对论文写作过程中,对论文做出贡献的老师、同学、家长、朋友的一种尊重。 7、参考文献和附录的字数理论上计算在正文字数内的,但是参考文献必须真实,书写格式应一致,并符合本学科的标准。
一般学校纯文科类的讠仑文,本科生在8000-10000左右,硕士研究生在20000-30000左右,博士研究生在80000-100000左右,不过各校之间还是有一定差异。这个具体要求得跟导师联系确定才行。多了不好,少了更不行~~~,什么样的讠仑文可以发表,你可以去品优刊 下载一些讠仑文来参考,就知道了!