Clifford 代数,几何计算和几何推理

Clifford代数是一种深深根植于几何学之中的代数系统,被它的创始人称为几何代数．历史上,E．Cartan,R．Brauer,H．Weyl,C．Chevalley等数学大师都曾研究和应用过Clifford代数,对它的发展起了重要作用．近年来,Clifford代数在微分几何、理论物理、经典分析等方面取得了辉煌的成就,是现代理论数学和物理的一个核心工具,并在现代科技的各个领域,如机器人学、信号处理、计算机视觉、计算生物学、量子计算等方面有广泛的应用．本文主要介绍Clifford代数在几何计算和几何推理中的应用．作为一种优秀的描述和计算几何问题的代数语言,Clifford代数对于几何体,几何关系和几何变换有不依赖于坐标的、易于计算的多种表示,因而应用它进行几何自动推理,不仅使困难定理的证明往往变得极为简单,而且能够解决一些著名的公开问题,目前在国际上,几何自动推理已经成为Clifford代数的一个重要应用领域。     

适于用二进制研究的一些数学问题

代数中很多问题的讨论是同所采用的数制无关的。而因为二进制具有运算简单、表达经济等优点,因此,对易于表为二进制的那些数学问题就应该考虑是否应基于二进制来进行研究以充分利用由此而带来的方便。本文只介绍一些背景不很复杂的实例,希望通过它们比较鲜明地表现出这种转换的基本方法和价值。此外,对以下所论及的几个熟知的数学问题,本文还提供了一些吸引人的新的证明方法和深入研究的途径。     

代数问题几何化的几条途径

数”和“形”是不可分割的统一体。数形沟通,相互印证。不仅是数学研究的重要手段,也是数学解题的重要技巧。解析几何开创了用“数”研究“形”的先例,使灵活多变的几何问题转化为有程序的代数问题,解题有路可循,易于解决;反之,以“形”研究“数”,代数问题转化为几何问题,会使得问题直观形象,解法灵活、简洁,本文从几方面谈谈如何实现这一转化。 (一)利用概念的几何意义: 数学中许多代数概念都有较强的几何意义,充分应用它的几何意义剖析代数问题,可使许多繁杂的代     

反思向量解题之特点

向量知识作为高中数学新教材新增的重要内容,其实际应用是极其广泛的,是解决数学问题时一种强有力的方法.向量集数与形一体,沟通了代数、几何与三角函数,用它研究问题可以实现形象思维与抽象思维的有机结合,并能开发学生数学思维能力,提高学生解决数学问题的能力.那么,从方法论的角度来看,向量方法在解决数学问题时具有什么特点?从正反两方面分析,向量解题特点有:1简洁的内容清晰的思路中学向量内容简洁、精练,易于理解,易于掌握.向量的引入,是通过物理力学或现实背景的实际问题介绍给中学生的,这样使学生对数学产生浓厚兴趣,并增强学生学好…     

一类有趣不等式的拓展与加强

本文先从3个有趣的代数不等式出发,联系一道数学征解题,给出了这类不等式的一个统一加强形式;进而联系两道数学竞赛试题,给出了类似的加强,获得了一些有趣的代数不等式.这些不等式有助于我们加深对代数运算规律的认识.1探究问题展示     

韦达定理在解析几何中的应用几例

平面解析几何,是用代数方法研究平面几何图形的一个数学分科。它所提出的问题以及问题的结论都是几何的,而中间的论证和推导基本上是代数方法。因此许多代数定理和运算法则在解析几何中是不可缺     

需要分类讨论的九种常见情况

某些数学问题,因受各种因素的制约,求解时需要分类讨论。通过分类讨论,常能化繁为简,更清楚地暴露事物的本质,并增加解题条件,使问题易于解决。但什么问题需分类,这是学生最感困难的地方。本文通过举例介绍中学数学中九种常见的需分类讨论的问题让学生熟悉,以便适当使用。一、根据数学概念的定义分类有些数学概念是分类定义的(如实数的绝对值、直线和平面所成的角等概念),所以应用这些概念解题时,就需进行讨论。有些数学概念在下定义时已经对所考虑的对象的范围作了限制(如复数的模和辐角     

数学机械化进展综述（迎接ICM2002特约文章）

本文介绍数学机械化理论,构造性代数几何,构造性微分代数几何,构造性实代数几何,方程求解,与几何自动推理的主要进展及其若干领域的应用,我们还提出了一些待解决的问题。     

波利亚的"问题解决"理论及其发展

"数学方法论主要是研究和讨论数学的发展规律、数学的思想方法以及数学中的发现、发明与创新等法则的一门学问."①关于数学方法论研究最早的一个较为完整和精彩的表述是法国数学家笛卡儿(Descartes,1596-1650)做出的,他在完成了具有划时代意义的<解析几何学>的创建工作之后,②提出了一个解决问题的"万能方法":首先,将问题转化为数学问题;然后,将数学问题转化为代数问题,并通过代数方法解决代数问题;最后,将代数问题的解反演为原问题的解.     

复兴构造性的数学

非构造性观点在现代数学研究中普遍流行.这种观点往往主要考虑对象的一些性质,如存在性、可能性等问题,不大关心如何求出解答、或将能行的方法予以有效的实现.应用上对构造性数学要求更为迫切.一个工程师对于方程解的存在唯一性不会有太多的注意,而更关心一些典型的特解,或利用微扰方法找出近似解.机器定理证明向数学提出许多构造性的问题,例如将代数簇如何分成不可约分支,把一正定多元多项式如何表示成为有理函数的平方和等.这些问题在非构造性观点下被搁置多年,目前尚无有效的处理方法.历史上,中国古代数学基本上是构造性的.在西方,非构造性观点从上世纪末才逐渐盛行.实际研究中有许多问题,一时难以给出构造性的处理,因而首先研究存在性、可能性等有关问题,但最终应是构造性的.值得注意的是,近来由于各种原因的促进,构造性观点的抬头有了一些明显趋势。     

三角数列等式证明例谈

在高中数学教材以及一些中学数学书刊中,经常会遇到三角数列和、积等式证明问题。由于受代数数列等式证明定势的影响,学生往往不习惯于三角函数等式证明,常常感到困难,无从下手。下面将通过例举的形式简要介绍三角数列和、积等式证明的一些常用方法。一、归纳法通常与自然数n有关的有三角数列和、积等式证明问题,常可凭借数学归纳法得以解决。例1 (高中代数甲种本第一册220页第40题(2))求证     

Hill-n密码学的计算机代数研究

以模代数及矩阵变换技术为理论基础的 Hill-n密码学 ,作为线性代数知识的进一步应用 ,在大学数学的学习与应用中是具有相当价值的 ;但若想在当时的学习或以后的应用中得以迅速实现靠手工计算是相当困难的 ;本文借助于计算机代数系统 Mathematica的推导与计算功能 ,编写了相应的程序包 ,准确而迅速实现了编码、译码、破译加密矩阵及密文等系列工作 .     

中考数学代数中分类讨论思想的应用

分类讨论思想作为一种重要的数学思想,被广泛应用于初中数学问题的解决中.我们常遇到一些数学问题,其答案包含多种结果而非唯一,此时往往需要根据题意和已知条件给予分类讨论,以得到全面、准确而严谨的结论.作为教师,在数学课堂上要重视学生的素质教育,提升数学核心素养,让学生充分理解数学思想,掌握数学解题方法,并学会灵活应用.本文通过论述分类讨论思想对于中学生解题的重要意义,以及分类讨论思想在中考数学代数中的应用,浅谈对分类讨论思想的一些思考,旨在帮助初中学生更好地理解和运用这一重要思想.     

代数拓扑Ⅰ函子论——齐性空间的实拓扑

自古以来,人们往往以数来刻划形的某些特征,即所谓形的度量,如道路的长短,田地的面积,器物的容量,以致点集的测度等等。在代数拓扑中,拓扑空间、复形、流形这类复杂的“形”难以用通常的数来描述,近代数学则引用群、环、代数等“代数系统”来刻划这些复杂的“形”。代数拓扑中,陆续出现了一些用以度量“形”的“数”。这种度量称为“函子”.现已引进妁函子主要有Η、π、J、Κ等,我们最近引进的函子,记作 I~*。与传统函子相比较优越之处是“能计算”。经过检验,I~*函子对主要十几种几何作法都是能计算的,而传统的函子并非如此。由于 I~*函子“能计算”,因此它比传统函子更易于驾驭,估计会有较广泛的应用。但是,I~*函子目前须把“形”局限于单连通,而“数”只保留了无限部分,这是不足之处,也是今后要解决的重要问题。     

三角代换在代数中的应用

利用变量代换可以使许多数学问题化难为易,化繁为简。三角代换就是其中的一种。本文试图谈谈三角代换在代数中的一些应用。 代数中应用三角代换的优越性,在复数的运算中,已明显地表露出来了。由于引进了复数的三角函数表     

Painlevé 方程的解析性质

Ｐａｉｎｌｅｖｅ方程是六类最重要的Ｍ阶代数常微分方程．虽然Ｐａｉｎｌｅｖｅ是从纯粹数学的考虑发现这些方程的,但如今它们与许多数学和物理问题密切相关,且许多解析的,代数的和几何的性质不断被发现．本文介绍Ｐａｉｎｌｅｖｅ方程解析理论的基本内容,包括解的亚纯性,有理解;Ｂａｃｋｌｕｎｄ变换和某些进一步的结果,如高阶第Ｍ类Ｐａｉｎｌｅｖｅ方程的新研究,值分布性质以及一些未解决的问题,其中包括作者的一些新结果。     

I-J 函数及其应用

三次和四次代数方程求根问题,早有人研究出一些解决办法.任何复系数的三次、四次方程的根,都可以通过其系数经有限次的四则运算和开方运算具体地表达出来.但是,这些公式都比较繁琐,不便于应用.同时,在推导那些公式的时候,由于没有把代数方法同几何背景结合起来,给初学者在理解和记忆这些公式时造成困难.     

利用单位圆证明三角不等式

用解析法解决几何问题已有不少文章进行了探讨。为沟通数学不同部分的知识和方法,提高综合运用知识的能力,对于几何在解决代数、三角问题上的作用,也应当予以重视.本文拟就单位圆在证明三角不等式中的应用作一些讨论.     

2007年北京理科试卷压轴题的数学背景

<正>2007年的高考结束了,北京理科试卷的最后三道题目分别涉及了概率论,条件极值和代数结构问题.三题共39分,占总分数的26%.而这三道题目都是具有一定的难度和数学背景的,尤其是最后一题涉及代数结构问题,它有一定的高等代数背景,中学生很少接触这方面的问题,现对此题进行一些分析和讨论.     

一道数学趣题的联想——例谈巧构图形(图像)解代数题

"数形结合"是一种重要的数学思想方法.在初中数学中,存在着大量与图形有关的问题难以用几何方法解决,而用代数方法却能轻松化解.同样,又不乏用图形等几何方法解决代数问题的经典范例.本文试从一道数学趣题说开去,谈谈如何巧构图形