關于數(shù)學專業(yè)畢業(yè)論文題目
數(shù)學專業(yè)畢業(yè)論文主要有何選題呢?接下來學習啦小編為你整理了關于數(shù)學專業(yè)畢業(yè)論文題目,僅供參考。
關于數(shù)學專業(yè)畢業(yè)論文題目
★微分中值定理
★高等代數(shù)
★矩陣
★極值
★不等式
★對學生評價的數(shù)學模型
★反例在教學中的探索
★保溫瓶的優(yōu)化與保溫效果的分析
★放縮法及其應用
★數(shù)形結(jié)合思想
★培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的數(shù)學教學模式研究
★雙基教學在數(shù)學中的應用
★數(shù)學教育學方向
★集合論
★不等式證明的若干方法
★凸函數(shù)
★談“構(gòu)造法”證明不等式
★高等代數(shù)在幾何中的應用
★對稱性在積分中的應用
★求極限的方法
★不定方程
★概率統(tǒng)計(三扇門選車問題)
★高等代數(shù)
★證明積分不等求的幾種方法
★數(shù)學分析有關內(nèi)容
★不等式證明方法的探究及應用
★高等代數(shù)方面線性方程組或非線性方程組相關問題 ★矩陣
★矩陣方面
★淺談解不定方程的初等方法
★高等代數(shù)
★數(shù)學分析有關內(nèi)容
★數(shù)學分析有關內(nèi)容
★輔助函數(shù)在數(shù)學分析中的應用
★矩陣方面
★論小概率事件的發(fā)生
★容斥原理的原理及其應用
★數(shù)學教學中的理論聯(lián)系實際
★談學生數(shù)學興趣的培養(yǎng)
★淺談分類討論數(shù)學思想的應用和實踐 ★淺談數(shù)學概念教學
★反例在數(shù)學中的作用
★數(shù)學美與解題
★談“數(shù)”“形”結(jié)合
★淺談數(shù)形結(jié)合在中學解題中的應用
★中學教學中的距離問題
★古埃及分數(shù)運算中的拆分法則
★可積函數(shù)連續(xù)點與第一類斷點的分析與研究 ★變形在中學數(shù)學教學中的應用
★關于數(shù)學課堂上教學如何調(diào)動學生積極性的探索 ★數(shù)字e的性質(zhì)在微積分中的應用
★數(shù)學探究對數(shù)學教學中的作用
★如何理解與貫徹新課程標準
★淺談最值問題的解題方法
★淺談閉區(qū)間在連續(xù)函數(shù)的性質(zhì)
★淺談數(shù)學不等式證明方法
★“構(gòu)造法”在中學數(shù)學解題中的應用 ★函數(shù)的值域與方程有解的關系
★關于數(shù)學思維的培養(yǎng)與發(fā)展
★淺談高中女生的數(shù)學學習能力
★因式分解的方法與應用
★數(shù)學思想在中學數(shù)學教學中的應用
★淺談不等式證明的若干方法
★淺談變形技巧在數(shù)學解題中的應用
★觀察法及其在數(shù)學教育研究中的應用 ★學習高中數(shù)學的幾點體會
★談數(shù)形結(jié)合思想在中學數(shù)學解題中的應用 ★反思數(shù)學中的一題多解問題
★導入法在中學數(shù)學中的應用
★數(shù)理邏輯在中學數(shù)學教學中的應用
★淺談組合生成函數(shù)及應用
★談談中國古代關于圓周率的研究
★概率統(tǒng)計
★微積分在中學數(shù)學中的應用
★倆個重要極限的應用
★函數(shù)的零點及研究
★黎曼積分與勒貝格積分
★概率的應用
★復變函數(shù)論思想在中學數(shù)學教學應用
★數(shù)學分析中的中值定理研究
★圖論在高中數(shù)學的應用
★高中學困生的模型分析
★《孫子算法》的現(xiàn)代詮釋
★數(shù)學分析中的導數(shù)
★高等代數(shù)
★中學開設數(shù)學探究的必要性
★微積分方面
★概率方面在生活中的應用
★中學數(shù)學建模方面
★數(shù)學分析中的導數(shù)與極限
★三角函數(shù)求最值探究
★論小概率事件的發(fā)生
★高中函數(shù)之類或不等式之類及大學有些相關知識內(nèi)容
關于數(shù)學專業(yè)畢業(yè)論文范文:大學代數(shù)知識在互聯(lián)網(wǎng)絡中的應用
摘要:代數(shù)方面的知識是數(shù)學工作者的必備基礎。本文通過討論大學代數(shù)知識在互聯(lián)網(wǎng)絡對稱性研究中的應用,提出大學數(shù)學專業(yè)學生檢驗自己對已學代數(shù)知識的掌握程度的一種新思路,即思考一些比較前沿的數(shù)學問題。
關鍵詞:代數(shù);對稱;自同構(gòu)
一、引言與基本概念
《高等代數(shù)》(advanced algebra)和《近世代數(shù)》(abstractalgebra)是大學數(shù)學專業(yè)有關代數(shù)方面的兩門重要課程。前者是大學數(shù)學各個專業(yè)最重要的主干基礎課程之一,后者既是對前者的繼續(xù)和深入,也是代數(shù)方面研究生課程的重要先修課程之一。這兩門課程概念眾多,內(nèi)容高度抽象,是數(shù)學專業(yè)學生公認的難學課程。甚至,很多學生修完《高等代數(shù)》之后,就放棄了繼續(xù)學習《近世代數(shù)》。即使對于那些堅持認真學完這兩門課程的學生來講,也未必能做到“不僅知其然,還知其所以然”,而要做到“知其所以然,還要知其不得不然”就更是難上加難了。眾所周知,學習數(shù)學,不僅邏輯上要搞懂,還要做到真正掌握,學以致用,也就是“學到手”。當然,做課后習題和考試是檢驗是否學會的一個重要手段。然而,利用所學知識獨立地去解決一些比較前沿的數(shù)學問題,也是檢驗我們對于知識理解和掌握程度的一個重要方法。這樣做,不僅有助于鞏固和加深對所學知識的理解,也有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和自學能力。筆者結(jié)合自己所從事的教學和科研工作,在這方面做了一些嘗試。
互連網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)可以用圖來表示。為了提高網(wǎng)絡性能,考慮到高對稱性圖具有許多優(yōu)良的性質(zhì),數(shù)學與計算機科學工作者通常建議使用具有高對稱性的圖來做互聯(lián)網(wǎng)絡的模型。事實上,許多著名的網(wǎng)絡,如:超立方體網(wǎng)絡、折疊立方體網(wǎng)絡、交錯群圖網(wǎng)絡等都具有很強的對稱性。而且這些網(wǎng)絡的構(gòu)造都是基于一個重要的代數(shù)結(jié)構(gòu)即“群”。它們的對稱性也是通過其自同構(gòu)群在其各個對象(如:頂點集合、邊集合等)上作用的傳遞性來描述的。
下面介紹一些相關的概念。一個圖G是一個二元組(V,E),其中V是一個有限集合,E為由V的若干二元子集組成的集合。稱V為G的頂點集合,E為G的邊集合。E中的每個二元子集{u,v}稱為是圖G的連接頂點u與v的一條邊。圖G的一個自同構(gòu)f是G的頂點集合V上的一個一一映射(即置換),使得{u,v}為G的邊當且僅當{uf,vf}也為G的邊。圖G的全體自同構(gòu)依映射的合成構(gòu)成一個群,稱為G的全自同構(gòu)群,記作Aut(G)。圖G稱為是頂點對稱的,如對于G的任意兩個頂點u與v,存在G的自同構(gòu)f使得uf=v。圖G稱為是邊對稱的,如對于G的任意兩條邊{u,v}和{x,y},存在G的自同構(gòu)f使得{uf,vf}={x,y}。
設n為正整數(shù),令Z2n為有限域Z2={0,1}上的n維線性空間。由《近世代數(shù)》知識可知,Z2n的加法群是一個初等交換2群。在Z2n中取出如下n個單位向量:
e1=(1,0,…,0),e2=(0,1,0,…,0),…,en=(0,…,0,1)。
●n維超立方體網(wǎng)絡(記作Qn)是一個以Z2n為頂點集合的圖,對于Qn的任意兩個頂點u和v,{u,v}是Qn的一條邊當且僅當v-u=ei,其中1≤i≤n。
●n維折疊立方體網(wǎng)絡(記作FQn)是一個以Z2n為頂點集合的圖,對于Qn的任意兩個頂點u和v,{u,v}是Qn的一條邊當且僅當v-u=ei(1≤i≤n)或者v-u=e1+…+en。
●n維交錯群圖網(wǎng)絡(記作AGn)是一個以n級交錯群An為頂點集合的圖,對于AGn的任意兩個頂點u和v,{u,v}是AGn的一條邊當且僅當vu-1=ai或ai-1,這里3≤i≤n,ai=(1,2,i)為一個3輪換。
一個自然的問題是:這三類網(wǎng)絡是否是頂點對稱的?是否邊對稱的?但值得我們注意的是,這些問題都可以利用大學所學的代數(shù)知識得到完全解決。
二、三類網(wǎng)絡的對稱性
先來看n維超立方體網(wǎng)絡的對稱性。
定理一:n維超立方體網(wǎng)絡Qn是頂點和邊對稱的。
證明:對于Z2n中的任一向量x=(x1,…,xn),如下定義V(Qn)=Z2n上面的一個映射:f(x):u→u+x,u取遍V(Qn)中所有元素。容易驗證f(x)是一個1-1映射。(注:這個映射在《高等代數(shù)》中已學過,即所謂的平移映射。)而{u,v}是Qn的一條邊,當且僅當v-u=ei(1≤i≤n),當且僅當vf(x)-uf(x)=ei(1≤i≤n),當且僅當{v(f x),u(f x)}是Qn的一條邊。所以,f(x)也是Qn的一個自同構(gòu)。這樣,任取V(Qn)中兩個頂點u和v,則uf(v-u)=v。從而說明Qn是頂點對稱的。
下面證明Qn是邊對稱的。只需證明:對于Qn的任一條邊{u,v},都存在Qn的自同構(gòu)g使得{ug,vg}={0,e1},其中0為Z2n中的零向量。事實上,{uf(-u),vf(-u)}={0,v-u},其中v-u=ei (1≤i≤n)。顯然,e1,…,ei-1,ei,ei+1,…,en和ei,…,ei-1,e1,ei+1,…,en是Z2n的兩組基向量。由《高等代數(shù)》知識可知存在Z2n上的可逆線性變換t使得t對換e1和ei而不動其余向量。此時易見,若{a,b}是Qn的一條邊,則a-b=ej (1≤j≤n)。若j=1,則at-bt=ei;若j=i,則at-bt=e1;若j≠1,i,則at-bt=ej;所以{at,bt}也是Qn的一條邊。由定義可知,t是Qn的一個自同構(gòu)。進一步,{0t,(v-u)t}={0,e1},即{uf(-u)t,vf(-u)t}={0,e1}。結(jié)論得證。
利用和定理一相似的辦法,我們進一步可以得到如下定理。
定理二:n維折疊立方體網(wǎng)絡FQn是頂點和邊對稱的。
最后,來決定n維交錯群圖網(wǎng)絡的對稱性。
定理三:n維交錯群圖網(wǎng)絡AGn是頂點和邊對稱的。
證明:首先,來證明AGn是頂點對稱的。給定An中的一個元素g,如下定義一個映射:R(g):x→xg,其中x取遍An中所有元素。容易驗證R(g)為AGn頂點集合上上的一個1-1映射。(注:這個映射在有限群論中是一個十分重要的映射,即所謂的右乘變換。)設{u,v}是AGn的一條邊,則vu-1=ai或ai-1,這里1≤i≤n。易見,(vg)(ug)-1=vu-1。所以,{vR(g),uR(g)}是AGn的一條邊。因此,R(g)是AGn的一個自同構(gòu)。這樣,對于AGn的任意兩個頂點u和v,有uR(g)=v,這里g=u-1v。這說明AGn是頂點對稱的。
下面來證明AGn是邊對稱的。只需證明對于AGn的任一條邊{u,v},都存在AGn的自同構(gòu)g使得{ug,vg}={e,a3},其中e為An中的單位元。給定對稱群Sn中的一個元素g,如下定義一個映射:C(g):x→g-1xg,其中x取遍An中所有元素。由《近世代數(shù)》知識可知,交錯群An是對稱群Sn的正規(guī)子群。容易驗證C(g)是AGn的頂點集合上的一個1-1映射。(注:這個映射其實就是把An中任一元素x變?yōu)樗趃下的共軛。這也是有限群論中一個十分常用的映射。)令x=(1,2),y(j)=(3,j),j=3,…,n。下面證明C(x)和C(y(j))都是AGn的自通構(gòu)。取{u,v}為AGn的任一條邊,則vu-1=ai或ai-1。從而,vC(x) (u-1) C(x)=(x-1vx)(x -1u-1x)=x-(1 vu-1)x=ai-1或ai。
因此,{uC(x),vC(x)}也是AGn的一條邊。從而說明C(x)是AGn的自通構(gòu)。同理,若j=i,有vC(y(j))(u-1)C(y(j))=a3-1或a3;若j≠i,則有vC(y(j))(u-1)C(y(j))=ai-1或ai。這說明{uC(y(j)),vC(y(j))}也是AGn的一條邊,從而C(y(j))是AGn的自通構(gòu)。現(xiàn)在,對于AGn的任一條邊{u,v},令g=u-1,則{uR(g),vR(g)}={e,vu-1}={e,ai}或{e,ai-1}。若i=3,則{e,a3-1}C(x)={e,a3}。而若i ≠3,則{e,ai}C(y(j))={e,a3}而{e,ai-1}C(y(j))={e,a3-1}。由此可見,總存在AGn的自同構(gòu)g使得{ug,vg}={e,a3},結(jié)論得證。
至此,完全決定了這三類網(wǎng)絡的對稱性。不難看出,除了必要的圖論概念外,我們的證明主要利用了《高等代數(shù)》和《近世代數(shù)》的知識。做為上述問題的繼續(xù)和深入,有興趣的同學還可以考慮以下問題:
1.這些網(wǎng)絡是否具有更強的對稱性?比如:弧對稱性?距離對稱性?
2.完全決定這些網(wǎng)絡的全自同構(gòu)群。
實際上,利用與上面證明相同的思路,結(jié)合對圖的局部結(jié)構(gòu)的分析,利用一些組合技巧,這些問題也可以得到解決。
三、小結(jié)
大學所學代數(shù)知識在數(shù)學領域中的許多學科、乃至其他領域都有重要的應用。筆者認為任課教師可以根據(jù)自己所熟悉的科研領域,選取一些與大學代數(shù)知識有緊密聯(lián)系的前沿數(shù)學問題,引導一些學有余力的學生開展相關研究,甚至可以吸引一些本科生加入自己的課題組。當然,教師要給予必要的指導,比如講解相關背景知識、必要的概念和方法等。指導學生從相對簡單的問題入手,循序漸進,由易到難,逐步加深對代數(shù)學知識的系統(tǒng)理解,積累一些經(jīng)驗,為考慮進一步的問題奠定基礎。
結(jié)束語
本文所提到的利用《高等代數(shù)》和《近世代數(shù)》的知識來研究網(wǎng)絡的對稱性就是筆者在教學工作中曾做過的一些嘗試。在該方面,筆者指導完成了由三名大三學生參加的國家級大學生創(chuàng)新實驗項目一項。這樣以來,學生在學習經(jīng)典數(shù)學知識的同時,也可以思考一些比較前沿的數(shù)學問題;學生在鞏固已學知識的同時,也可以激發(fā)其學習興趣,訓練學生的邏輯思維,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維,以及獨立發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。