代数学有哪些应用 计算机技术和数学的关系

静水流深2022-08-19 21:04:313333

初中代数在以后生活和工作当中有什么作用呢?在科学领域中又有什么作用呢?代数学在计算机科学中有什么应用?《代数学》这本书具有哪些使用价值,中国天文学家运用特有的代数学方法解决了哪些问题。

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初中数学代数的几何意义

初中代数在以后生活和工作当中有什么作用呢?在科学领域中又有什么作用呢?

答:以下是根据您的问题分别说明初中代数在生活中、工作中、科学领域的应用:

一、生活中应用:

自从人类出现在地球上那天起,人们便在认识世界、改造世界的同时对数学有了逐渐深刻的了解。早在远古时代,就有原始人“涉猎计数”与“结绳记事”等种种传说。这是代数在生活中最早的应用!

例如,当我们购物、租用车辆、入住旅馆时,经营者为达到宣传、促销或其他目的,往往会为我们提供两种或多种付款方案或优惠办法。这时我们应三思而后行,深入发掘自己头脑中的数学知识,做出明智的选择。

优惠活动:茶具茶叶五一“让利酬宾”优惠活动,两种具体优惠方案:(1)卖一送一(即买一只茶壶送一只茶杯);(2)打九折(即按购买总价的90% 付款)。其下还有前提条件是:购买茶壶3只以上(茶壶20元/个,茶杯5元/个)。由此,我们应该想到:这两种优惠办法有区别吗?到底哪种更便宜呢?我们便很自然的联想到了函数关系式,应用所学的函数知识,解析将此问题。

解: 设某顾客买茶杯x只,付款y元,(x>3且x∈N),则

用第一种方法付款y1=4×20+(x-4)×5=5x+60;

用第二种方法付款y2=(20×4+5x)×90%=4.5x+72.

接着比较y1y2的相对大小.

设d=y1-y2=5x+60-(4.5x+72)=0.5x-12.

讨论:

当d>0时,0.5x-12>0,即x>24;

当d=0时,x=24;

当d<0时,x<24.

综上所述,当所购茶杯多于24只时,法(2)省钱;恰好购买24只时,两种方法价格相等;购买只数在4—23之间时,法(1)便宜.。

可见,利用一元一次函数来指导购物,即锻炼了数学头脑、发散了思维,又节省了钱财、杜绝了浪费,真是一举两得啊!

二、在工作中的应用:

在工作中,我们经常会遇到求在什么条件下可使用料最省,利润最大,效率最高等问题,这些问题通常称为优化问题,其实就是代数应用问题:

1、工程师在设计中会遇到什么情况下最省料问题:“易拉罐”高与直径的比为多少最省料?

通过应用代数计算,当高与直径之比为2:1时,易拉罐的用料最省。

如我们所测的355毫升的可口可乐易拉罐高122,直径65,(比例2:1.06),其它355毫升的易拉罐如青岛啤酒、百威啤酒、统一冰红茶、统一鲜橙多等其比例都如此。

又如 180毫升的雀巢咖啡高10.5mm,直径54mm(比例为2:1.02)。

2、某制造商制造并出售球形瓶装的某种饮料,瓶子的制造成本是0.8pr2分,其中r是瓶子的半径,单位是厘米,已知每出售1ml的饮料,制造商可获利0.2分,且制造商能制造的瓶子的最大半径为6cm,则每瓶饮料的利润何时最大,何时最小呢?

通过代数知识,推算出:

当瓶子半径为6cm时,每瓶饮料的利润最大,

当瓶子半径为2cm时,每瓶饮料的利润最小.

3、已知某厂每天生产x件产品的成本为A,若要使平均成本最低,则每天应生产多少件产品?

以上都是代数在工作中遇到的活生生的例子!

二、在科学中的应用:

数学家华罗庚指出:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,地球之变,生物之迷,日用之繁”无一能离开数学。

没有数学神舟系列飞船成功发射,高新技术的基础是应用科学,而应用科学的基础是数学。这样,数学必将成为社会高速发展的最有力的加速器,推动社会前进;数学将是我们开启科学殿堂大门的金钥匙,帮助我们拥有知识宝库;数学将为我们插上最有力的翅膀,让我们飞向灿烂的明天。为了祖国的富强,为了我们从容生活,为了让工作照着自己的期望运作,我们没有理由不把自己打造成为一个拥有“数学头脑”的人。

未来的世界是现代化、科学化的世界,而未来的科学是数学化的科学。

我国研制原子弹,试验次数仅为西方国家的十分之一,从原子弹爆炸到氢弹研制成功,只花了2年零3个月,大大低于美国所花的时间,其原因之一是选派了许多优秀数学家参加了研制工作。

长江三峡枢纽工程是举世瞩目的。按照设计,三峡工程水电装机总容量为1768万千瓦,年发电量为840亿度,建成后的三峡大坝将是一座高达200米、长近2000米的混凝土拦江大坝,简直是一座混凝土的小山。建造如此宏伟的工程,要解决无数难题,其中最重要的问题之一是大体积的混凝土在凝结过程中化学反应产生的热量。这种巨大的热量将危及大坝的安全。我国科学家自行研制的可以动态模拟大体积混凝土的施工的温度、应力和徐变的计算机软件,可以用来分析、比较各种施工方案,设计最佳的施工过程控制,还可以用来对大坝建成后的运行期进行监控和测算,以保障大坝的安全。在长江三峡大坝的建设中,可以说数学功不可没。

数学在现代战争中有着举足轻重的作用。有人说,第一次世界大战是“化学战”(火药)。第二次世界大战是“物理战”(机械),现代战争是“数学战”(信息、计算机)。

1998年我国大洪水期间,为了确保武汉、南京等大工业城市的安全,有关部门面临荆江分洪的问题。20吨炸药已经装好,爆破进入倒计时,但这一方案在最后一刻被放弃。据当时的新闻报道,由多方专家组成的水利专家组用数学里的有限元法对荆江大堤的体积渗漏进行了测算,确定出一个安全系数。按照这个结果,沙市水位即使涨到45.3米,也可以坚持对长江大堤严防死守,不用分洪。

总结:数学应用之广泛,小至日常生活中柴米油盐酱醋茶的买卖、利率、保险、医疗费用的计算,大至天文地理、环境生态、信息网络、质量控制、管理与预测、大型工程、农业经济、国防科学、航天事业均大量存在着运用数学的踪影。

努力学好数学吧!您将终身受益!

计算机技术和数学的关系

计算机科学与技术反思录

计算机科学与技术这一门科学深深的吸引着我们这些同学们,上计算机系已经有近三年了,自己也做了一些思考我一直认为计算机科学与技术这门专业,在本科阶段是不可能切分成计算机科学和计算机技术的,因为计算机科学需要相当多的实践,而实践需要技术;每一个人(包括非计算机专业),掌握简单的计算机技术都很容易(包括程序设计),但计算机专业的优势就在于,我们掌握许多其他专业并不“深究”的东西,例如,算法,体系结构,等等。非计算机专业的人可以很容易地做一个芯片,写一段程序,但他们做不出计算机专业能够做出来的大型系统。今天我想专门谈一谈计算机科学,并将重点放在计算理论上。

计算机理论的一个核心问题——从数学谈起:

记得当年大一入学,每周六课时高等数学,天天作业不断(那时是六日工作制)。颇有些同学惊呼走错了门:咱们这到底念的是什么系?不错,你没走错门,这就是计算机科学与技术系。我国计算机科学系里的传统是培养做学术研究,尤其是理论研究的人(方向不见得有问题,但是做得不是那么尽如人意)。而计算机的理论研究,说到底了,如网络安全,图形图像学,视频音频处理,哪个方向都与数学有着很大的关系,虽然也许是正统数学家眼里非主流的数学。这里我还想阐明我的一个观点:我们都知道,数学是从实际生活当中抽象出来的理论,人们之所以要将实际抽象成理论,目的就在于想用抽象出来的理论去更好的指导实践,有些数学研究工作者喜欢用一些现存的理论知识去推导若干条推论,殊不知其一:问题考虑不全很可能是个错误的推论,其二:他的推论在现实生活中找不到原型,不能指导实践。严格的说,我并不是一个理想主义者,政治课上学的理论联系实际一直是指导我学习科学文化知识的航标(至少我认为搞计算机科学与技术的应当本着这个方向)。

其实我们计算机系学数学光学高等数学是不够的(典型的工科院校一般都开的是高等数学),我们应该像数学系一样学一下数学分析(清华计算机系开的好像就是数学分析),数学分析这门科学,咱们学计算机的人对它有很复杂的感情。在于它是偏向于证明型的数学课程,这对我们培养良好的分析能力极有帮助。我的软件工程学导师北工大数理学院的王仪华先生就曾经教导过我们,数学系的学生到软件企业中大多作软件设计与分析工作,而计算机系的学生做程序员的居多,原因就在于数学系的学生分析推理能力,从所受训练的角度上要远远在我们之上。当年出现的怪现象是:计算机系学生的高中数学基础在全校数一数二(希望没有冒犯其它系的同学),教学课时数也仅次于数学系,但学完之后的效果却不尽如人意。难道都是学生不努力吗,我看未见得,方向错了也说不一定,其中原因何在,发人深思。

我个人的浅见是:计算机系的学生,对数学的要求固然跟数学系不同,跟物理类差别则更大。通常非数学专业的所谓“高等数学”,无非是把数学分析中较困难的理论部分删去,强调套用公式计算而已。而对计算机系来说,数学分析里用处最大的恰恰是被删去的理论部分。说得难听一点,对计算机系学生而言,追求算来算去的所谓“工程数学”已经彻底地走进了误区。记上一堆曲面积分的公式,难道就能算懂了数学?那倒不如现用现查,何必费事记呢?再不然直接用Mathematics或是Matalab好了。

我在系里最爱做的事情就是给学弟学妹们推荐参考书。中文的数学分析书,一般都认为以北大张筑生老师的“数学分析新讲”为最好。万一你的数学实在太好,那就去看菲赫金哥尔茨的“微积分学教程”好了但我认为没什么必要,毕竟你不想转到数学系去。吉米多维奇的“数学分析习题集”也基本上是计算型的东东。书的名气很大,倒不见得适合我们,还是那句话,重要的是数学思想的建立,生活在信息社会里我们求的是高效,计算这玩意还是留给计算机吧。不过现在多用的似乎是复旦大学的《数学分析》也是很好的教材。

中国的所谓高等代数,就等于线性代数加上一点多项式理论。我以为这有好的一面,因为可以让学生较早感觉到代数是一种结构,而非一堆矩阵翻来覆去。这里不得不提南京大学林成森,盛松柏两位老师编的“高等代数”,感觉相当舒服。此书相当全面地包含了关于多项式和线性代数的基本初等结果,同时还提供了一些有用的又比较深刻的内容,如Sturm序列,Shermon-Morrison公式,广义逆矩阵等等。可以说,作为本科生如能吃透此书,就可以算高手。国内较好的高等代数教材还有清华计算机系用的那本,清华出版社出版,书店里多多,一看就知道。从抽象代数的观点来看,高等代数里的结果不过是代数系统性质的一些例子而已。莫宗坚先生的《代数学》里,对此进行了深刻的讨论。然而莫先生的书实在深得很,作为本科生恐怕难以接受,不妨等到自己以后成熟了一些再读。

正如上面所论述的,计算机系的学生学习高等数学:知其然更要知其所以然。你学习的目的应该是:将抽象的理论再应用于实践,不但要掌握题目的解题方法,更要掌握解题思想,对于定理的学习:不是简单的应用,而是掌握证明过程即掌握定理的由来,训练自己的推理能力。只有这样才达到了学习这门科学的目的,同时也缩小了我们与数学系的同学之间思维上的差距。

概率论与数理统计这门课很重要,可惜大多数院校讲授这门课都会少些东西。少了的东西现在看至少有随机过程。到毕业还没有听说过Markov过程,此乃计算机系学生的耻辱。没有随机过程,你怎么分析网络和分布式系统?怎么设计随机化算法和协议?据说清华计算机系开有“随机数学”,早就是必修课。另外,离散概率论对计算机系学生来说有特殊的重要性。而我们国家工程数学讲的都是连续概率。现在,美国已经有些学校开设了单纯的“离散概率论”课程,干脆把连续概率删去,把离散概率讲深些。我们不一定要这么做,但应该更加强调离散概率是没有疑问的。这个工作我看还是尽早的做为好。

计算方法学(有些学校也称为数学分析学)是最后一门由数理学院给我们开的课。一般学生对这门课的重视程度有限,以为没什么用。不就是照套公式嘛!其实,做图形图像可离不开它,密码学搞深了也离不开它。而且,在很多科学工程中的应用计算,都以数值的为主。这门课有两个极端的讲法:一个是古典的“数值分析”,完全讲数学原理和算法;另一个是现在日趋流行的“科学与工程计算”,干脆教学生用软件包编程。我个人认为,计算机系的学生一定要认识清楚我们计算机系的学生为什么要学这门课,我是很偏向于学好理论后用计算机实现的,最好使用C语言或C++编程实现。向这个方向努力的书籍还是挺多的,这里推荐大家高等教育出版社(CHEP)和施普林格出版社(Springer)联合出版的《计算方法(Computational Methods)》华中理工大学数学系写的(现华中科技大学),这方面华科大做的工作在国内应算是比较多的,而个人认为以这本最好,至少程序设计方面涉及了:任意数学函数的求值,方程求根,线性方程组求解,插值方法,数值积分,场微分方程数值求解。李庆扬的那本则理论性过强,与实际应用结合得不太紧。

线性代数书都有哪些

《代数学》在12世纪传入欧洲,在以后的很长一段时间,它都被当作标准课本来使用,书中表现的内容、思想和方法对历代数学家都产生了广泛深远的影响。事实上,在中世纪和文艺复兴时期,凡是在代数学方面有过成就的欧洲数学家大多在不同程度上受到过花拉子密的影响。《代数学》一书以其逻辑严密,系统性强、通俗易懂等特点被奉为代数学教科书的鼻祖。

谁对天文的贡献最大

中国天文学家运用特有的代数学方法,如调日法、内插法、剩余定理、逐步逼近等方法,解决了编制历法,预告天体位置,日月交食等任务,并以实际天象作出检验,满足了人民对农时季节的需要,也在认识天体运动规律方面做出了贡献。

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标签: 数学
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