關(guān)于數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文題目
數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文主要有何選題呢?接下來學(xué)習(xí)啦小編為你整理了關(guān)于數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文題目,僅供參考。
關(guān)于數(shù)學(xué)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(xué)生評價(jià)的數(shù)學(xué)模型
★反例在教學(xué)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(yīng)用
★數(shù)形結(jié)合思想
★培養(yǎng)創(chuàng)造性思維的數(shù)學(xué)教學(xué)模式研究
★雙基教學(xué)在數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
★數(shù)學(xué)教育學(xué)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(yīng)用
★對稱性在積分中的應(yīng)用
★求極限的方法
★不定方程
★概率統(tǒng)計(jì)(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(xué)分析有關(guān)內(nèi)容
★不等式證明方法的探究及應(yīng)用
★高等代數(shù)方面線性方程組或非線性方程組相關(guān)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(xué)分析有關(guān)內(nèi)容
★數(shù)學(xué)分析有關(guān)內(nèi)容
★輔助函數(shù)在數(shù)學(xué)分析中的應(yīng)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(yīng)用
★數(shù)學(xué)教學(xué)中的理論聯(lián)系實(shí)際
★談學(xué)生數(shù)學(xué)興趣的培養(yǎng)
★淺談分類討論數(shù)學(xué)思想的應(yīng)用和實(shí)踐 ★淺談數(shù)學(xué)概念教學(xué)
★反例在數(shù)學(xué)中的作用
★數(shù)學(xué)美與解題
★談“數(shù)”“形”結(jié)合
★淺談數(shù)形結(jié)合在中學(xué)解題中的應(yīng)用
★中學(xué)教學(xué)中的距離問題
★古埃及分?jǐn)?shù)運(yùn)算中的拆分法則
★可積函數(shù)連續(xù)點(diǎn)與第一類斷點(diǎn)的分析與研究 ★變形在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
★關(guān)于數(shù)學(xué)課堂上教學(xué)如何調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的探索 ★數(shù)字e的性質(zhì)在微積分中的應(yīng)用
★數(shù)學(xué)探究對數(shù)學(xué)教學(xué)中的作用
★如何理解與貫徹新課程標(biāo)準(zhǔn)
★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(xué)不等式證明方法
★“構(gòu)造法”在中學(xué)數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用 ★函數(shù)的值域與方程有解的關(guān)系
★關(guān)于數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)與發(fā)展
★淺談高中女生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力
★因式分解的方法與應(yīng)用
★數(shù)學(xué)思想在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
★淺談不等式證明的若干方法
★淺談變形技巧在數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用
★觀察法及其在數(shù)學(xué)教育研究中的應(yīng)用 ★學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)的幾點(diǎn)體會(huì)
★談數(shù)形結(jié)合思想在中學(xué)數(shù)學(xué)解題中的應(yīng)用 ★反思數(shù)學(xué)中的一題多解問題
★導(dǎo)入法在中學(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
★數(shù)理邏輯在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用
★淺談組合生成函數(shù)及應(yīng)用
★談?wù)勚袊糯P(guān)于圓周率的研究
★概率統(tǒng)計(jì)
★微積分在中學(xué)數(shù)學(xué)中的應(yīng)用
★倆個(gè)重要極限的應(yīng)用
★函數(shù)的零點(diǎn)及研究
★黎曼積分與勒貝格積分
★概率的應(yīng)用
★復(fù)變函數(shù)論思想在中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)用
★數(shù)學(xué)分析中的中值定理研究
★圖論在高中數(shù)學(xué)的應(yīng)用
★高中學(xué)困生的模型分析
★《孫子算法》的現(xiàn)代詮釋
★數(shù)學(xué)分析中的導(dǎo)數(shù)
★高等代數(shù)
★中學(xué)開設(shè)數(shù)學(xué)探究的必要性
★微積分方面
★概率方面在生活中的應(yīng)用
★中學(xué)數(shù)學(xué)建模方面
★數(shù)學(xué)分析中的導(dǎo)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(xué)有些相關(guān)知識(shí)內(nèi)容
關(guān)于數(shù)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文范文:大學(xué)代數(shù)知識(shí)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
摘要:代數(shù)方面的知識(shí)是數(shù)學(xué)工作者的必備基礎(chǔ)。本文通過討論大學(xué)代數(shù)知識(shí)在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)對稱性研究中的應(yīng)用,提出大學(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)學(xué)生檢驗(yàn)自己對已學(xué)代數(shù)知識(shí)的掌握程度的一種新思路,即思考一些比較前沿的數(shù)學(xué)問題。
關(guān)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(xué)數(shù)學(xué)專業(yè)有關(guān)代數(shù)方面的兩門重要課程。前者是大學(xué)數(shù)學(xué)各個(gè)專業(yè)最重要的主干基礎(chǔ)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(xué)專業(yè)學(xué)生公認(rèn)的難學(xué)課程。甚至,很多學(xué)生修完《高等代數(shù)》之后,就放棄了繼續(xù)學(xué)習(xí)《近世代數(shù)》。即使對于那些堅(jiān)持認(rèn)真學(xué)完這兩門課程的學(xué)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(xué)習(xí)數(shù)學(xué),不僅邏輯上要搞懂,還要做到真正掌握,學(xué)以致用,也就是“學(xué)到手”。當(dāng)然,做課后習(xí)題和考試是檢驗(yàn)是否學(xué)會(huì)的一個(gè)重要手段。然而,利用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立地去解決一些比較前沿的數(shù)學(xué)問題,也是檢驗(yàn)我們對于知識(shí)理解和掌握程度的一個(gè)重要方法。這樣做,不僅有助于鞏固和加深對所學(xué)知識(shí)的理解,也有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和自學(xué)能力。筆者結(jié)合自己所從事的教學(xué)和科研工作,在這方面做了一些嘗試。
互連網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以用圖來表示。為了提高網(wǎng)絡(luò)性能,考慮到高對稱性圖具有許多優(yōu)良的性質(zhì),數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué)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(luò)的模型。事實(shí)上,許多著名的網(wǎng)絡(luò),如:超立方體網(wǎng)絡(luò)、折疊立方體網(wǎng)絡(luò)、交錯(cuò)群圖網(wǎng)絡(luò)等都具有很強(qiáng)的對稱性。而且這些網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造都是基于一個(gè)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(gè)對象(如:頂點(diǎn)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(guān)的概念。一個(gè)圖G是一個(gè)二元組(V,E),其中V是一個(gè)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(diǎn)集合,E為G的邊集合。E中的每個(gè)二元子集{u,v}稱為是圖G的連接頂點(diǎn)u與v的一條邊。圖G的一個(gè)自同構(gòu)f是G的頂點(diǎn)集合V上的一個(gè)一一映射(即置換),使得{u,v}為G的邊當(dāng)且僅當(dāng){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(gè)群,稱為G的全自同構(gòu)群,記作Aut(G)。圖G稱為是頂點(diǎn)對稱的,如對于G的任意兩個(gè)頂點(diǎn)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(shè)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(shí)可知,Z2n的加法群是一個(gè)初等交換2群。在Z2n中取出如下n個(gè)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(luò)(記作Qn)是一個(gè)以Z2n為頂點(diǎn)集合的圖,對于Qn的任意兩個(gè)頂點(diǎn)u和v,{u,v}是Qn的一條邊當(dāng)且僅當(dāng)v-u=ei,其中1≤i≤n。
●n維折疊立方體網(wǎng)絡(luò)(記作FQn)是一個(gè)以Z2n為頂點(diǎn)集合的圖,對于Qn的任意兩個(gè)頂點(diǎn)u和v,{u,v}是Qn的一條邊當(dāng)且僅當(dāng)v-u=ei(1≤i≤n)或者v-u=e1+…+en。
●n維交錯(cuò)群圖網(wǎng)絡(luò)(記作AGn)是一個(gè)以n級交錯(cuò)群An為頂點(diǎn)集合的圖,對于AGn的任意兩個(gè)頂點(diǎn)u和v,{u,v}是AGn的一條邊當(dāng)且僅當(dāng)vu-1=ai或ai-1,這里3≤i≤n,ai=(1,2,i)為一個(gè)3輪換。
一個(gè)自然的問題是:這三類網(wǎng)絡(luò)是否是頂點(diǎn)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(xué)所學(xué)的代數(shù)知識(shí)得到完全解決。
二、三類網(wǎng)絡(luò)的對稱性
先來看n維超立方體網(wǎng)絡(luò)的對稱性。
定理一:n維超立方體網(wǎng)絡(luò)Qn是頂點(diǎn)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(gè)映射:f(x):u→u+x,u取遍V(Qn)中所有元素。容易驗(yàn)證f(x)是一個(gè)1-1映射。(注:這個(gè)映射在《高等代數(shù)》中已學(xué)過,即所謂的平移映射。)而{u,v}是Qn的一條邊,當(dāng)且僅當(dāng)v-u=ei(1≤i≤n),當(dāng)且僅當(dāng)vf(x)-uf(x)=ei(1≤i≤n),當(dāng)且僅當(dāng){v(f x),u(f x)}是Qn的一條邊。所以,f(x)也是Qn的一個(gè)自同構(gòu)。這樣,任取V(Qn)中兩個(gè)頂點(diǎn)u和v,則uf(v-u)=v。從而說明Qn是頂點(diǎn)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(shí)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(shí)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(dòng)其余向量。此時(shí)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(gè)自同構(gòu)。進(jìn)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(jìn)一步可以得到如下定理。
定理二:n維折疊立方體網(wǎng)絡(luò)FQn是頂點(diǎn)和邊對稱的。
最后,來決定n維交錯(cuò)群圖網(wǎng)絡(luò)的對稱性。
定理三:n維交錯(cuò)群圖網(wǎng)絡(luò)AGn是頂點(diǎn)和邊對稱的。
證明:首先,來證明AGn是頂點(diǎn)對稱的。給定An中的一個(gè)元素g,如下定義一個(gè)映射:R(g):x→xg,其中x取遍An中所有元素。容易驗(yàn)證R(g)為AGn頂點(diǎn)集合上上的一個(gè)1-1映射。(注:這個(gè)映射在有限群論中是一個(gè)十分重要的映射,即所謂的右乘變換。)設(shè){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(gè)自同構(gòu)。這樣,對于AGn的任意兩個(gè)頂點(diǎn)u和v,有uR(g)=v,這里g=u-1v。這說明AGn是頂點(diǎn)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(gè)元素g,如下定義一個(gè)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(shí)可知,交錯(cuò)群An是對稱群Sn的正規(guī)子群。容易驗(yàn)證C(g)是AGn的頂點(diǎn)集合上的一個(gè)1-1映射。(注:這個(gè)映射其實(shí)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(gè)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)?,F(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(luò)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(shí)。做為上述問題的繼續(xù)和深入,有興趣的同學(xué)還可以考慮以下問題:
1.這些網(wǎng)絡(luò)是否具有更強(qiáng)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(luò)的全自同構(gòu)群。
實(shí)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(xué)所學(xué)代數(shù)知識(shí)在數(shù)學(xué)領(lǐng)域中的許多學(xué)科、乃至其他領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。筆者認(rèn)為任課教師可以根據(jù)自己所熟悉的科研領(lǐng)域,選取一些與大學(xué)代數(shù)知識(shí)有緊密聯(lián)系的前沿?cái)?shù)學(xué)問題,引導(dǎo)一些學(xué)有余力的學(xué)生開展相關(guān)研究,甚至可以吸引一些本科生加入自己的課題組。當(dāng)然,教師要給予必要的指導(dǎo),比如講解相關(guān)背景知識(shí)、必要的概念和方法等。指導(dǎo)學(xué)生從相對簡單的問題入手,循序漸進(jìn),由易到難,逐步加深對代數(shù)學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)理解,積累一些經(jīng)驗(yàn),為考慮進(jìn)一步的問題奠定基礎(chǔ)。
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(shí)來研究網(wǎng)絡(luò)的對稱性就是筆者在教學(xué)工作中曾做過的一些嘗試。在該方面,筆者指導(dǎo)完成了由三名大三學(xué)生參加的國家級大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一項(xiàng)。這樣以來,學(xué)生在學(xué)習(xí)經(jīng)典數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí),也可以思考一些比較前沿的數(shù)學(xué)問題;學(xué)生在鞏固已學(xué)知識(shí)的同時(shí),也可以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣,訓(xùn)練學(xué)生的邏輯思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,以及獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。