数论(数论概论)
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数论是什么
人类从学会计数开始就一直和自然数打交道了,后来由于实践的需要,数的概念进一步扩充,自然数被叫做正整数,而把它们的相反数叫做负整数,介于正整数和负整数中间的中性数叫做0。它们合起来叫做整数。(注:现在,自然数的概念有了改变,包括正整数和0)
对于整数可以施行加、减、乘、除四种运算,叫做四则运算。又叫算术,它与几何学是最古老的两门数学分支。传统的几何学已经枯萎,而传统的数论(即算术)还有大量的问题无法解决。其中加法、减法和乘法这三种运算,在整数范围内可以毫无阻碍地进行。也就是说,任意两个或两个以上的整数相加、相减、相乘的时候,它们的和、差、积仍然是一个整数。但整数之间的除法在整数范围内并不一定能够无阻碍地进行,利用这一性质人们发明了大数密码体系。至今仍然关系着国家的安全。
人们在对整数进行运算的应用和研究中,逐步熟悉了整数的特性。比如,整数浅薄地划分可分为两大类—奇数和偶数(通常被称为单数、双数);深刻地划分可以分为素数,合数,“1”等。两千多年来,数论学有一个重要的任务,就是寻找一个可以表示所有素数的普遍公式,为此,花费了巨大的心血。(参见百度网页“素数普遍公式”和“孪生素数普遍公式”)利用素数的一些基本性质,可以进一步探索许多有趣和复杂的数学规律,正是这些特性的魅力,吸引了古往今来许多的数学家不断地研究和探索。
数论这门学科最初是从研究整数开始的,所以叫做整数论。后来整数论又进一步发展,就叫做数论了。确切的说,数论就是一门研究整数性质的学科。
数论是研究整数性质的一个数学分支,它历史悠久,而且有着强大的生命力。数论问题叙述简明,“很多数论问题可以从经验中归纳出来,并且仅用三言两语就能向一个行外人解释清楚,但要证明它却远非易事”。因而有人说:“用以发现天才,在初等数学中再也没有比数论更好的课程了。任何学生,如能把当今任何一本数论教材中的习题做出,就应当受到鼓励,并劝他将来从事数学方面的工作。”所以在国内外各级各类的数学竞赛中,数论问题总是占有相当大的比重。
什么叫数论
数论就是指研究整数性质的一门理论。
整数的基本元素是素数,所以数论的本质是对素数性质的研究,它与平面几何同是历史悠久的学科。
按研究方法来看,数论大致可分为初等数论和高等数论,初等数论是用初等方法研究的数论,它的研究方法本质上说,就是利用整数环的整除性质,主要包括整除理论、同余理论、连分数理论,其中最高成就包括高斯的“二次互反律”等.高等数论则包括了更为深刻的数学研究工具.它大致包括代数数论、解析数论、计算数论等等。
什么是数论
数论就是指研究整数性质的一门理论。整数的基本元素是素数,所以,数论的本质是对素数性质的研欧几里得的《几何原本》究。2000年前,欧几里得证明了有无穷个素数。既然有无穷个,就一定有一个表示所有素数的素数通项公式,或者叫素数普遍公式。它是和平面几何学同样历史悠久的学科。高斯誉之为“数学中的皇冠”
按照研究方法的难易程度来看,数论大致上可以分为初等数论(古典数论)和高等数论(近代数论)。
数论是什么 什么叫“数论”
1、数论是纯粹数学的分支之一,主要研究整数的性质。整数可以是方程式的解(丢番图方程)。有些解析函数(像黎曼ζ函数)中包括了一些整数、质数的性质,透过这些函数也可以了解一些数论的问题。透过数论也可以建立实数和有理数之间的关系,并且用有理数来逼近实数(丢番图逼近)。
2、按研究方法来看,数论大致可分为初等数论和高等数论。初等数论是用初等方法研究的数论,它的研究方法本质上说,就是利用整数环的整除性质,主要包括整除理论、同余理论、连分数理论。高等数论则包括了更为深刻的数学研究工具。它大致包括代数数论、解析数论、计算数论等等。
数论包括哪些内容?
数论包括:
1、初等数论
初等数论主要就是研究整数环的整除理论及同余理论。此外它也包括了连分数理论和少许不定方程的问题。本质上说,初等数论的研究手段局限在整除性质上。
2、解析数论
借助微积分及复分析(即复变函数)来研究关于整数的问题,主要又可以分为乘性数论与加性数论两类。乘性数论藉由研究积性生成函数的性质来探讨素数分布的问题,其中质数定理与狄利克雷定理为这个领域中最著名的古典成果。加性数论则是研究整数的加法分解之可能性与表示的问题,华林问题是该领域最著名的课题。
3、几何数论
主要在于通过几何观点研究整数(在此即格点,也称整点)的分布情形。最著名的定理为Minkowski定理。这门理论也是有闵科夫斯基所创。对于研究二次型理论有着重要作用。
4、计算数论
借助电脑的算法帮助研究数论的问题,例如素数测试和因数分解等和密码学息息相关的课题。
5、超越数论
研究数的超越性,其中对于欧拉常数与特定的riemannζ函数值之研究尤其令人感到兴趣。此外它也探讨了数的丢番图逼近理论。
6、组合数论
利用组合和机率的技巧,非构造性地证明某些无法用初等方式处理的复杂结论。这是由保罗·艾狄胥开创的思路。比如兰伯特猜想的简化证明。
数论包括哪些内容?
包括:初等数论、解析数论、代数数论、几何数论、计算数论、超越数论、组合数论、算术代数几何。
1、初等数论
初等数论主要就是研究整数环的整除理论及同余理论。此外它也包括了连分数理论和少许不定方程的问题。本质上说,初等数论的研究手段局限在整除性质上。
初等数论中经典的结论包括算术基本定理、欧几里得的质数无限证明、中国剩余定理、欧拉定理(其特例是费马小定理)、高斯的二次互反律, 勾股方程的商高定理、佩尔方程的连分数求解法等等。
2、解析数论
借助微积分及复分析(即复变函数)来研究关于整数的问题,主要又可以分为乘性数论与加性数论两类。乘性数论藉由研究积性生成函数的性质来探讨素数分布的问题,其中质数定理与狄利克雷定理为这个领域中最著名的古典成果。加性数论则是研究整数的加法分解之可能性与表示的问题,华林问题是该领域最著名的课题。
解析数论的创立当归功于黎曼。他发现了黎曼zeta函数之解析性质与数论中的素数分布问题存在深刻联系。确切的说, 黎曼ζ函数的非平凡零点的分布情况决定了素数的很多性质。黎曼猜测, 那些零点都落在复平面上实部为1/2的直线上。这就是著名的黎曼假设—千禧年大奖难题之一。值得注意的是, 欧拉实际上在处理素数无限问题时也用到了解析方法。
解析数论方法除了圆法、筛法等等之外, 也包括和椭圆曲线相关的模形式理论等等。此后又发展到自守形式理论,从而和表示论联系起来。
3、代数数论
代数数论,将整数环的数论性质研究扩展到了更一般的整环上,特别是代数数域。一个主要课题就是关于代数整数的研究,目标是为了更一般地解决不定方程求解的问题。其中一个主要的历史动力来自于寻找费马大定理的证明。
代数数论更倾向于从代数结构角度去研究各类整环的性质, 比如在给定整环上是否存在算术基本定理等等。
这个领域与代数几何之间的关联尤其紧密, 它实际上也构成了交换代数理论的一部分。它也包括了其他深刻内容,比如表示论、p-adic理论等等。
4、几何数论
主要在于通过几何观点研究整数(在此即格点, 也称整点)的分布情形。最著名的定理为Minkowski定理。这门理论也是有闵科夫斯基所创。对于研究二次型理论有着重要作用。
5、计算数论
借助电脑的算法帮助研究数论的问题,例如素数测试和因数分解等和密码学息息相关的课题。
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