计算机数学基础上

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计算机科学中的数学基础与应用案例

计算机科学中的数学基础与应用案例

计算机科学中的数学基础与应用案例计算机科学作为一门技术学科,紧密依赖于数学的基础理论和应用方法。

数学作为计算机科学的重要基础,为计算机算法、数据结构、编程语言等提供了支撑。

本文将介绍计算机科学中的数学基础,并结合实际应用案例加深对数学在计算机科学中的理解。

一、离散数学离散数学是计算机科学中最基础的数学学科之一。

它研究离散对象及其关系,如集合、关系、图论等,这些概念在计算机科学中具有重要应用。

以图论为例,图论是研究图的结构与性质的数学学科,它在计算机网络、数据结构、人工智能等领域中有广泛的应用。

在计算机网络中,使用图论的概念可以描述网络拓扑结构,寻找最短路径,进行路由优化等。

而在数据结构中,图的遍历、搜索等算法也是基于图论的原理设计而成。

另外,在人工智能领域,图神经网络是一种基于图模型的深度学习算法,它通过对图的节点和边进行学习,实现了对图数据的有效处理。

二、概率论与统计学概率论与统计学是计算机科学中另一个重要的数学基础。

在计算机科学中,概率论和统计学常常用于处理不确定性问题,如机器学习中的分类、聚类、回归等任务。

以机器学习中的分类为例,概率论提供了一种刻画不确定性的数学工具,通过对样本数据的概率分布进行建模,可以使用贝叶斯分类器等算法进行分类任务。

统计学则提供了一种从样本中学习模型参数的方法,如最大似然估计、最大后验概率估计等,以帮助机器学习算法对数据进行建模和预测。

三、线性代数线性代数是计算机科学中广泛应用的数学学科之一。

在计算机图形学中,线性代数为三维图形的建模、渲染和变换提供了数学工具。

例如,通过矩阵变换可以实现图形的旋转、缩放和平移等操作;而在计算机视觉中,线性代数也用于图像处理、图像分割和特征提取等任务。

此外,在机器学习中,线性代数也是必不可少的基础知识。

例如,线性回归、主成分分析等算法都是基于线性代数的理论和方法,通过矩阵运算实现对数据的降维和拟合。

四、离散数学、数值计算与计算几何离散数学、数值计算和计算几何是计算机科学中的另外三个重要数学基础。

计算机科学中的数学基础知识

计算机科学中的数学基础知识

计算机科学中的数学基础知识计算机科学与数学密切相关,数学为计算机科学提供了重要的基础知识和技能。

在计算机科学的各个领域,数学都发挥着关键作用。

本文将介绍计算机科学中的数学基础知识。

一、离散数学离散数学是计算机科学的基础,它研究离散对象及其关系,包括集合论、图论、逻辑等。

集合论是研究集合及其操作的数学分支,它在计算机科学中被广泛应用于数据结构和算法设计。

图论是研究图及其性质的数学分支,它在网络分析、图像处理等领域起着重要作用。

逻辑是研究推理和证明方法的数学分支,它是计算机科学中设计和分析算法的基础。

二、概率论与统计概率论与统计是计算机科学中用于处理不确定性的重要工具。

概率论研究随机现象的规律性,统计学研究数据的收集、分析和推断。

在机器学习、数据挖掘和人工智能等领域,概率论与统计提供了建立模型、分析数据和做出决策的方法。

例如,对于一个分类问题,我们可以使用概率论和统计学的方法来计算不同类别的概率,并根据概率做出分类决策。

三、线性代数线性代数是计算机图形学和机器学习等领域必备的数学工具。

它研究向量空间和线性变换等概念,提供了描述和解决多维数据和变换的工具。

在计算机图形学中,线性代数用于描述和处理三维图形的变换和投影。

在机器学习中,线性代数提供了处理高维数据和建立模型的基础。

四、微积分微积分是研究变化和极限的数学分支,它在计算机科学中广泛应用于优化、算法分析和模拟等领域。

在优化中,微积分提供了求解最优化问题的方法,如梯度下降和牛顿法等。

在算法分析中,微积分用于分析算法的时间复杂度和空间复杂度。

在模拟中,微积分用于描述和求解物理、生物和经济等系统的动态行为。

五、数论数论是研究整数和整数运算的数学分支,它在密码学和算法设计等领域起着重要作用。

在密码学中,数论提供了建立安全密码系统和解密密码系统的基础。

在算法设计中,数论用于设计高效的算法和数据结构。

六、离散概念与自动机离散概念与自动机是研究离散结构和自动计算的数学分支,它在编译器设计和计算理论等领域起着重要作用。

计算机数学基础 pdf

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计算机数学基础pdf随着计算机技术的飞速发展,计算机数学基础作为计算机科学的重要基石,其重要性愈发凸显。

计算机数学基础涵盖了多个数学领域,这些领域为计算机科学提供了理论支持和实践指导。

本文将对计算机数学基础的主要内容进行简要介绍。

一、基础知识基础知识是计算机数学基础的第一步,主要包括实数、整数、矩阵、向量等基本概念及其性质。

此外,还包括基本的代数运算和函数等基础知识。

这些知识是进一步学习更高级的计算机数学概念的基础。

二、离散概率论离散概率论是计算机数学基础的一个重要组成部分,主要研究随机事件及其概率。

离散概率论中的基本概念包括样本空间、事件、概率等,这些概念在计算机科学中有着广泛的应用,例如在算法设计、数据挖掘等领域中都有重要的应用。

三、组合数学组合数学是研究计数、排列和组合问题的数学分支。

在计算机科学中,组合数学主要用于解决算法设计和数据结构等方面的问题。

组合数学中的基本概念包括排列、组合、二项式系数等,这些概念在计算机科学中有着广泛的应用。

四、图论图论是计算机数学基础中非常重要的一个部分,主要研究图形的性质和结构。

在计算机科学中,图论主要用于解决图形算法、网络流等问题。

图论中的基本概念包括节点、边、路径、环等,这些概念在计算机网络、数据库系统等领域中有着广泛的应用。

五、逻辑与推理逻辑与推理是计算机数学基础中的重要组成部分,主要研究推理和证明的规则和方法。

在计算机科学中,逻辑与推理主要用于形式语言、自动推理等方面。

逻辑与推理中的基本概念包括命题、逻辑运算符、推理规则等,这些概念在计算机科学中有着广泛的应用,例如在程序设计和人工智能等领域中都有重要的应用。

六、总结计算机数学基础作为计算机科学的重要基石,涵盖了多个数学领域,包括基础知识、离散概率论、组合数学、图论和逻辑与推理等。

这些领域为计算机科学提供了理论支持和实践指导,对于深入理解计算机科学的本质和解决实际问题具有重要的意义。

通过学习和掌握这些基础概念和方法,我们可以更好地理解和应用计算机科学,从而更好地服务于我们的生活和工作。

计算机数学基础

计算机数学基础

计算机数学基础一、引言在计算机科学领域,数学基础是非常重要的。

计算机数学基础涵盖了计算机科学中的许多重要领域,如算法、数据结构和密码学等。

本文将探讨计算机数学基础的各个方面,以帮助读者更好地理解和运用这些数学概念。

二、进位制与二进制计算机数学基础的关键之一是进位制和二进制。

进位制是一种基于数字位权重的数系统,最常见的进位制是十进制。

与之相对的是二进制,它只使用了0和1两个数字来表示数值。

在计算机科学中,二进制被广泛应用于存储和处理数据,因为计算机中的所有信息最终都是以二进制形式存在的。

三、布尔代数与逻辑门布尔代数是一种以数学符号和逻辑运算符表示逻辑关系的数学系统。

布尔代数在计算机科学中扮演着重要角色,它用于逻辑门的设计和逻辑电路的分析。

逻辑门是基本的数字电路组件,它执行逻辑运算并产生输出结果。

常见的逻辑门包括与门、或门和非门,它们在计算机电路中起着至关重要的作用。

四、离散数学离散数学是一门研究离散结构的数学学科,它对计算机科学领域至关重要。

离散数学的主要内容包括集合论、图论、关系代数和组合数学等。

这些离散数学的概念和技术被广泛应用于算法设计、数据结构和网络分析等领域。

五、概率论与统计学概率论和统计学是计算机科学中的另一个重要分支。

概率论研究随机事件的发生概率,而统计学则研究如何从已知数据中推断出参数和分布的特征。

这些数学工具在机器学习、数据挖掘和人工智能等领域发挥着关键作用,帮助我们理解和利用大量的数据。

六、线性代数线性代数是一门研究向量空间和线性变换的数学学科。

在计算机科学中,线性代数被广泛应用于图形学、机器学习和数据处理等领域。

线性代数的概念和技术使我们能够处理和分析高维空间中的复杂数据。

七、数论与密码学数论是研究整数性质和数学关系的数学分支。

在计算机科学中,数论与密码学密切相关。

密码学是关于保护信息安全和数据隐私的学科,它利用数论中的数学原理来设计和分析密码系统。

八、计算机数学软件在计算机数学基础的学习和应用中,数学软件是非常有用的工具。

计算机科学中的数学基础

计算机科学中的数学基础

计算机科学中的数学基础计算机科学是一门涉及数字和逻辑思维的学科,而数学作为计算机科学的基础之一,为计算机科学家提供了一套强大而有效的工具和方法。

数学为计算机科学中的算法、数据结构、图论、逻辑和编程语言等方面提供了关键支持。

本文将探讨计算机科学中数学的重要性以及它在不同领域中的应用。

一、离散数学离散数学是计算机科学中的基础数学分支,它研究的是离散对象和离散结构。

离散数学的许多概念和技术直接应用于计算机科学的各个领域。

例如,集合论、逻辑、图论和组合数学等都是离散数学的重要组成部分。

在计算机科学中,离散数学常被用于处理离散的数据和事件,如图形的表示与操作、网络的建模与分析、逻辑推理与证明等。

离散数学的概念和技术为计算机科学提供了一种严密的数学语言,使得计算机科学家能够精确地描述和分析问题,从而设计出高效和可靠的算法和数据结构。

二、算法与复杂性理论算法是计算机科学中的核心概念,它描述了如何解决特定问题的步骤和方法。

数学为算法的设计和分析提供了坚实的基础。

通过数学工具,计算机科学家可以衡量算法的效率和复杂性,并预测算法在不同输入规模下的表现。

在复杂性理论中,数学用于研究算法的时间复杂性和空间复杂性。

通过运用数学方法,计算机科学家能够确定某个问题是否可以在合理的时间内解决,或者它的解决方案是否存在。

这对于决策问题的解决、优化问题的求解以及算法设计的选择具有重要意义。

三、概率与统计概率论和统计学是计算机科学中另一个重要的数学基础。

概率论描述了随机现象的规律,统计学则通过对数理模型的建立来分析和预测随机变量的行为。

在计算机科学中,概率和统计扮演着重要的角色,用于处理不确定性和随机性。

概率和统计学在数据挖掘、人工智能和机器学习等领域中有广泛应用。

通过概率和统计学的方法,计算机科学家能够建立机器学习模型、评估算法性能,并从大规模的数据中挖掘出有用的信息和模式。

四、线性代数线性代数是计算机科学中另一个重要的数学分支,它研究向量空间和线性变换等概念。

计算机科学的数学基础

计算机科学的数学基础

计算机科学的数学基础计算机科学作为现代世界中不可或缺的学科之一,与数学有着紧密的联系。

数学为计算机科学提供了深厚的基础,可应用于算法分析、模拟建模、数据处理等众多领域。

本文将介绍计算机科学中一些重要的数学基础,包括离散数学、概率论与统计学、线性代数和微积分。

离散数学离散数学是计算机科学中的基础学科之一,它研究离散对象和离散结构的性质。

它的主要内容包括集合论、逻辑、图论、代数结构等。

离散数学为计算机科学提供了抽象和推理的工具。

例如,图论在寻找最短路径、网络拓扑设计和图像处理等领域扮演着重要角色。

概率论与统计学概率论与统计学是研究随机现象的数学学科,也是计算机科学中不可或缺的数学基础。

概率论研究随机事件的发生规律,统计学则研究通过观察和分析数据来得到结论的方法。

在计算机科学中,概率论与统计学广泛应用于机器学习、数据挖掘和人工智能等领域。

线性代数线性代数是研究向量空间和线性变换的代数学科。

它在计算机科学中扮演了重要角色,特别是在图像处理、数据压缩和人工智能等领域。

线性代数常用于描述和分析多维空间中的问题,并提供了解决这些问题的方法和工具。

微积分微积分是研究变化和累积的数学学科,包括微分和积分。

在计算机科学中,微积分被广泛应用于算法分析、优化问题、物理模拟等方面。

例如,通过对函数求导,可以确定函数的最大值和最小值,从而优化算法的执行效率。

除了上述主要的数学基础外,计算机科学还涉及到其他数学分支,如离散优化、图论和数值分析等。

这些数学知识为计算机科学的发展和应用提供了有力的支持。

总结起来,计算机科学离不开数学的基础和方法。

离散数学为计算机科学提供了抽象和推理的工具;概率论与统计学帮助我们处理随机性和不确定性;线性代数用于解决高维空间的问题;微积分则提供了分析变化和优化问题的方法。

这些数学基础使得计算机科学能够更好地理解和应用于现实世界中的问题。

总而言之,数学是计算机科学的重要基础,它提供了抽象、推理、分析和优化的工具和方法。

计算机数学基础答案

计算机数学基础答案

一.课后习题参考答案1.(P30,第1题)求下列极限:(1)2223lim 321x x x x x →∞++++; (2)x x x x x x ++++∞→23221lim ; (3)()143lim 22++→x x x ; (4)11lim 21+++→x x x x ; (5)2x →; (6)39lim 23--→x x x ;((7)20x →; (8)201lim sin .x x x →解:(1)22221123232lim lim 32131132x x x x x x x x x x →∞→∞⎛⎫++ ⎪++⎝⎭==++⎛⎫++ ⎪⎝⎭; (2)x x x x x x ++++∞→23221lim .01011.21111lim 232==⎪⎭⎫⎝⎛++⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∞→x x x x x x ; (3)().2112423143lim 222=+⨯+⨯=++→x x x ;(4).3211lim21=+++→x x x x ; (5)20x →==; (6)39lim 23--→x x x ()()333lim3-+-=→x x x x ().63lim 3=+=→x x ;(7)221x x x →→=((221lim lim 12x x x x→→+==-+=--;(8)因为20lim 0,x x →= 且1sin1x ≤ ,所以201lim sin 0.x x x→=2.(P30,第2题)求下列极限:(1)()0tan 3lim x x x →;(2)()lim 2sin 02nn n x x →∞≠;(3)()10lim 12x x x →+;(4)2lim 1.xx x →∞⎛⎫- ⎪⎝⎭解:(1)()()00tan 3sin 31lim3lim .31133cos3x x x x x x x→→==⨯⨯=;(2)sin2lim 2sin lim.22n n n n n nxx x x x→∞→∞==; (3)()()211220lim 12lim 12xx x x x x e →→⎡⎤+=+=⎢⎥⎣⎦; (4)22222lim 1lim 1.xxx x e x x ---→∞→∞⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥-=-= ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦3.(P38,第1题)设()33522---=x x x x f ,求极限()x f x 3lim →,指出()x f 的间断点,能否补充定义使之连续.解:()3352lim lim 233---=→→x x x x f x x ()()3123lim3-+-=→x x x x ().712lim 3=+=→x x函数()x f 在3=x 处无定义,但在3=x 附近有定义,故3=x 就是()x f 的间断点. 若补充()73=f ,则能使()x f 在3=x 处连续.4.(P39,第2题)求下列函数的间断点,并指出间断点的类型. (1)()221+x ;(2)23122+--x x x ;(3)2sin x x;(4)⎩⎨⎧>-≤-=;1,3,1,1x x x x y ;(5)⎪⎩⎪⎨⎧>-=<+=.0,12,0,0,0,12x x x x x y解:(1)函数()221+x 在2-=x 处无定义,但在2-=x 的附近有定义,故2-=x 为()221+x 的间断点。

计算机数学基础习题答案

计算机数学基础习题答案

计算机数学基础习题答案计算机数学基础是计算机科学与技术专业的核心课程之一,它涵盖了离散数学、概率论、数理逻辑、集合论、图论等重要数学分支。

以下是一些计算机数学基础习题的答案示例:1. 集合论习题答案:- 集合A和集合B的并集表示为A∪B,包含所有属于A或B的元素。

- 集合A和集合B的交集表示为A∩B,包含同时属于A和B的元素。

- 集合A的补集表示为A',包含不属于A的所有元素。

2. 数理逻辑习题答案:- 命题逻辑中的真值表可以用来确定复合命题的真值。

- 一个命题的否定是其逻辑上的对立面,例如,如果命题P为真,则¬P为假。

3. 图论习题答案:- 有向图中的路径是从顶点v1到顶点vn的一系列顶点,其中每对相邻顶点之间都有一条边。

- 无向图中的环是一个闭合路径,即起点和终点是同一个顶点。

4. 概率论习题答案:- 事件A的概率表示为P(A),是事件发生的可能性。

- 两个事件A和B的独立性意味着P(A∩B) = P(A)P(B)。

5. 离散数学习题答案:- 函数f: X → Y是一个规则,它将集合X中的每个元素映射到集合Y中的一个元素。

- 一个关系R在集合A上是自反的,如果对于所有a属于A,(a, a)属于R。

6. 组合数学习题答案:- 排列是指从n个不同元素中取出r个元素的所有可能的序列,不考虑元素的顺序。

- 组合是指从n个不同元素中取出r个元素的所有可能的集合,不考虑元素的顺序。

7. 递归关系习题答案:- 递归关系定义了一个序列的当前项与之前项的关系,例如,F(n) = F(n-1) + F(n-2)。

8. 算法复杂度习题答案:- 时间复杂度O(n)表示算法的运行时间与输入规模n成正比。

- 空间复杂度O(1)表示算法使用的额外空间不随输入规模n的变化而变化。

结束语:计算机数学基础习题的答案需要根据具体的题目和要求来确定。

上述答案仅为示例,实际问题可能需要更详细的解答和证明。

掌握这些基础数学概念对于理解和设计计算机算法至关重要。

计算机数学基础是什么

计算机数学基础是什么

计算机数学基础是什么引言计算机数学基础是计算机科学中非常重要的一部分,它涵盖了各种数学原理和方法,帮助我们理解和解决计算机科学中的种种问题。

在计算机编程、算法设计和人工智能等领域,数学基础起着至关重要的作用。

本文将深入探讨计算机数学基础的重要性和内容。

离散数学离散数学是计算机数学基础中的重要分支之一,它主要研究离散对象和离散关系。

在离散数学中,我们学习了集合论、图论、逻辑论等内容。

这些理论在计算机科学中被广泛应用,比如在算法设计、数据库系统和网络通信中都能看到它们的身影。

线性代数线性代数是另一个计算机数学基础的重要组成部分,它研究了向量空间和线性变换的性质。

在计算机图形学、机器学习和人工智能领域,线性代数的知识是不可或缺的。

从计算机视觉到神经网络,线性代数都起着至关重要的作用。

概率论与统计学概率论与统计学是计算机数学基础中的另一块重要内容,它帮助我们理解和分析数据的规律性和不确定性。

在机器学习、数据挖掘和自然语言处理等领域,概率论与统计学的方法被广泛应用,帮助我们进行数据分析和模型建立。

离散数学在计算机科学中的应用离散数学在计算机科学中有着广泛的应用,比如在算法设计中,我们经常需要使用图论的知识来解决各种问题;在数据库系统中,集合论和关系代数被广泛应用于数据操作和查询优化;在密码学领域,离散数学的各种理论被用来设计安全的加密算法等。

线性代数在计算机科学中的应用线性代数在计算机科学中也有着广泛的应用,比如在计算机图形学中,我们需要使用矩阵和向量来描述物体的几何形状和变换;在机器学习中,线性代数的知识帮助我们理解各种模型的构建和优化方式;在人工智能领域,矩阵分解和线性变换被广泛应用于各种模型的设计和训练中。

概率论与统计学在计算机科学中的应用概率论与统计学在计算机科学中有着重要的应用,比如在数据挖掘中,我们经常需要使用统计学方法来分析数据的规律性和趋势;在机器学习中,概率论的知识帮助我们建立各种模型并进行预测和决策;在自然语言处理领域,统计学方法被广泛应用于语言模型的建立和文本分类等任务。

计算机数学基础》课后习题解答(一)

计算机数学基础》课后习题解答(一)

习题1.1 单项选择题(1) 函数 ()29x x f -=的定义域是(D )A. {}3|±≤x xB. ()[)+∞-∞-,33, C 。

{}33|<<-x x D. {}33|≤≤-x x (2) 函数 ()43lg 2-+=x x y 的定义域是(A)A 。

{}{}1|4|>-<x x x xB 。

{}14|<<-x xC 。

{}{}4|1|>-<x x x x D. {}41|<<-x x (3).下列各组函数中表示同一个函数的是(A)。

A. x y =与2x y = B 。

x y =与2x y =C. x y =与xx y 2= D. x y =与x a a y log =(4).下列函数中值域为R 的是(D).A 。

132+-=x x y ; B 。

21x y =; C 。

x y -=5; D 。

x y 21log =。

(5)。

下列函数中在区间()1,0上是增函数的是(D ). A. 23-=xy ; B 。

x y 32log =;C. xy ⎪⎭⎫ ⎝⎛=32; D 。

xy ⎪⎭⎫⎝⎛=23。

(6)。

下列函数是偶函数的为(C).A 。

x y 2=;B 。

x y 2log =;C 。

1=y ;D 。

x x y sin cos +=.(7)。

函数⎪⎭⎫ ⎝⎛+=43sin πx y 的最小正周期是(C ).A 。

π2; B.3π; C 。

32π; D 。

23π.(8)。

下列函数在定义域中既是奇函数又是单调增函数的是(D )。

A 。

x y tan =; B. x y 3=; C 。

x y 3log =; D. 31x y =. (9).函数x y 8=的反函数是(C)。

A. )0(log 32>=x x y ;B. x y -=8;C 。

)0(log 312>=x x y ; D 。

计算机数学基础一求导方法讲解

计算机数学基础一求导方法讲解

计算机数学基础一求导方法讲解求导是微积分中的基本运算,用于计算一个函数在其中一点的斜率,也就是函数在该点的变化率。

一、导数定义:在微积分中,给定一个函数y=f(x),如果对于这个函数,在它的其中一个定义域上的每一个x值,都存在一个唯一的数值f'(x),使得满足以下条件:1.变化率:当x发生微小变化Δx时,函数的值也发生相应的微小变化Δy,且Δy与Δx之比在Δx趋近于0时存在有限的极限;2.唯一性:这个数值f'(x)与f(x)有一对一的对应关系,即对于给定的x值,只有一个唯一数值与之对应;那么我们就称这个唯一的数值f'(x)为函数f(x)在点x上的导数,也称为函数f(x)在点x处的斜率或变化率。

二、导数的基本性质:1.可微性:如果一个函数在其中一点可导,则它在该点处是连续的,但反之不成立;2.导数的几何意义:导数表示函数在其中一点的切线斜率,也即函数在该点附近的变化率;3.导数的物理意义:导数表示一个物理量对另一个物理量变化的敏感程度,比如速度对时间的导数是加速度;4.导数的运算法则:和基础数学一样,导数也可以通过基本的运算法则进行简化计算,如加减乘除、复合函数、链式法则等。

三、导数的计算方法:计算导数的方法主要有以下几种:1. 函数的基本导数公式:对于一些常见函数,有着相应的导数公式,比如导数cos(x) = -sin(x)、导数sin(x) = cos(x)等,可以根据这些公式直接求导;2.利用导数的性质:导数具有加法性、乘法性、复合函数、链式法则等性质,可以利用这些性质简化计算;3.函数的极限定义:当函数不容易使用基本导数公式时,可以利用导数的定义进行计算,即利用函数的极限定义求出导数;4.参数方程的导数:对于参数方程表示的函数,可以将其表示为y=f(x)的形式,然后再求导;5.隐函数的导数:对于隐函数方程,可以利用导数的定义求解。

综上所述,求导的方法有很多种,具体的方法选择需要根据具体的函数形式和题目要求来决定。

计算机数学基础复习要点

计算机数学基础复习要点

计算机数学基础复习要点计算机数学基础是学习计算机的必备知识,因此学习者若要深入了解计算机的运行原理,则必须全面、系统地复习数学基础。

以下是计算机数学基础复习要点:
一、代数学
1、线性代数:研究“数量集合”中的“线性方程组”以及结构,包括基本术语、系数矩阵、行最简表示、求秩和投影空间等。

2、解析几何:研究空间直线、面和体的位置、运动关系及其符号表示,研究向量的运算、投影函数等。

3、实变函数:研究函数的概念及定义,函数求导、积分、极限等相关运算规律,概率论基础等。

二、数学逻辑
1、基本数学逻辑:合取范式、析取范式、命题函数、免费变量、逻辑证明步骤等。

2、数学归纳:研究归纳法的定义和特点,以及归纳证明、反证法
等原理。

3、递归:研究数学递推和归纳的联系,建立数学递推式,探索递
归解法的含义及其应用。

三、概率统计
1、基本概率理论:研究事件及其集合,概率的基本概念及其特性、随机变量及其概率分布,离散随机变量的基本分布及其近似分布,随
机样本的提取及其特点等。

2、极限定理:研究大数定理、中心极限定理、方差极限定理等定
理的原理及其应用,以及预测变量示性统计量的分布特点。

3、假设检验:通过正态分布、t分布、卡方分布及其他分布证明
随机变量或示性统计量的概率、置信度,进行假设检验,确定概率的
有效性。

计算机数学基础是学习计算机的关键性内容,必须要掌握起来。

因此,学习计算机的学生需要严格按照上述复习要点,逐一梳理、提
炼,以期大量积累,深入理解计算机运行原理,系统、总结概括数学基础知识。

计算机科学中的数学基础

计算机科学中的数学基础

计算机科学中的数学基础计算机科学作为一门重要的学科,离不开数学的支持和应用。

数学作为计算机科学的基础知识,为计算机算法、数据结构等方面的发展和研究提供了必要的工具和理论基础。

本文将介绍计算机科学中的数学基础,并探讨其在计算机领域中的应用。

一. 离散数学离散数学是计算机科学中至关重要的一门学科,它研究的是离散的数学结构和离散的对象。

离散数学的主要内容包括:集合论、图论、逻辑、代数系统等。

在计算机领域,离散数学被广泛应用于算法分析、数据结构设计、计算理论等方面。

1. 集合论集合论是离散数学的基础,它研究的是元素的集合及其之间的关系。

在计算机科学中,集合论常用于表示和描述数据的结构和关联关系。

例如,在数据库中,使用集合论中的交、并、差等运算来操作数据;在算法设计中,使用集合论的概念来描述问题和解决方案之间的关系。

2. 图论图论是研究图(由节点和边组成的数学结构)及其性质的学科。

在计算机科学中,图论广泛应用于图像处理、网络分析、路由算法等领域。

例如,在社交网络分析中,使用图论的概念来表示用户之间的关系;在路由算法中,使用图论的算法来确定最短路径。

3. 逻辑逻辑是研究推理和证明的学科,它在计算机科学中起到了重要的作用。

逻辑的符号表示法和推理规则可以帮助我们理解和证明计算机程序的正确性。

在软件工程中,使用逻辑的概念来描述程序的规范和验证程序的正确性。

4. 代数系统代数系统是研究数学结构和操作规则的学科,它在计算机科学中也有着广泛的应用。

在编程语言中,代数系统的概念和操作规则被用来定义数据类型和运算符。

例如,在面向对象的编程中,使用代数系统的概念来定义类和对象之间的关系;在数据库中,使用代数系统的概念和操作规则来进行数据查询和操作。

二. 概率论与统计学概率论与统计学是计算机科学中另一重要的数学基础,它研究的是不确定性和随机现象。

概率论和统计学的应用在计算机科学中非常广泛,例如在机器学习、数据挖掘、人工智能等领域起着重要的作用。

计算机数学基础

计算机数学基础

前言课程性质:计算机数学基础课程安排:三个学期教授三个部分第一部分:离散数学第一篇:数理逻辑第二篇:集合论第三篇:图论代数系统第二部分:计算数学第三部分:组合数学学习目的:1、初步掌握现代数学的观点和方法;2、初步掌握处理离散结构和方法,提高计算机系统设计和程序设计的逻辑数字的能力;3、初步掌握计算机在进行数的处理时的方法和计算;4、培养学习抽象思维和缜密思考的能力;第一篇数理逻辑第一章命题逻辑§1.1 命题和命题联结词一.命题:定义:具有确定真值的表达判断的陈述句称为命题。

说明:⑴命题的真值:作为命题所表达的判断只有两个结果:正确和错误,此结果称为命题的真值。

命题是正确的,称此命题的真值为真;命题是错误的,称此命题的真值为假。

真值为真的命题称为真命题;真值为假的命题称为假命题。

⑵其它类型的句子,如疑问句、祈使句、感叹句均没有真假意义,因为均不是命题。

在数理逻辑中,命题的真值的真和假,有时分别用1和0来表达,也有时分别用T和F来表达。

命题的分类:原子命题:不能分解成更简单的命题的命题。

复合命题:由若干个原子命题用命题联结词、标点符号联结起来的命题。

例:(1)10是整数。

真原子命题(2)北京是我们祖国的首都。

真原子命题(3)雪是黑的。

假原子命题(4)煤是白的。

假原子命题(5)今天是7号。

在一定条件下是真命题(如果今天是7号)。

(6)1+11=100。

在一定条件下是真命题(在二进制中)。

(7)我学英语,或者学法文。

复合命题(8)如果天气好,我就去游泳。

复合命题(9)向右看齐!祈使句非命题(10)请勿吸烟!祈使句非命题(11)你吃饭了吗?疑问句非命题(12)你上网了吗?疑问句非命题(13)本命题是假的。

悖论(14)我正在说谎。

悖论(15)我不给所有自己给自己理发的人理发,但是却会给所有自己不给自己理发的人理发。

悖论命题标识符:用大写字母P、Q、R、P1、P2 来表示命题,这些大写字母称为命题标识符。

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《计算机数学基础(上)》期末复习《计算机数学基础》是中央广播电视大学本科开放教育计算机科学与技术专业学生必修的一门专业基础课程,是学习专业理论必不可少的数学工具。

本课程分两个学期学习,本学期的教学内容是“计算机数学基础(上)−−离散数学”部分,共计72学时,4学分。

本学期使用的教材是由任现淼主编、吴裕树副主编的《计算机数学基础(上)−−离散数学》,由中央广播电视大学出版社出版。

一、期末考试题型试题类型及分数分别为单项选择题和填空题各有5题,分数约占25%;化简解答题与计算题,分数约占56%;证明题,分数约占19%。

各单元分数的比例大致与其所用课时比例相同。

单项选择题和填空题主要涉及基本概念、基本理论、重要性质和结论、公式及其简单计算。

单项选择题给出四个备选答案,其一正确。

填空题只需填写正确结论,不写计算、推论过程或理由。

化简解答题与计算题主要考核学员的基本运算技能和速度,要求写出计算过程。

证明题主要考查应用概念、性质、定理及重要结论进行逻辑推理的能力,要求写出推理过程。

本学期期末复习应以中央电大考试处编发的《计算机数学基础(上)离散数学部分考核说明》为依据。

二、各单元复习要求和重点1 命题逻辑复习要求1. 理解命题概念,掌握判断语句是不是命题的方法。

判断一个语句是否为命题,应首先判断它是否为陈述句。

再判断它是否有唯一的真值。

因此,命题必须具备二个条件:其一,语句是陈述句;其二,语句有唯一确定的真假意义。

2. 了解六个联结词概念,掌握由它们构成的公式及真值表:①P(否定式); ②PQ(合取式);③P Q(析取式);④P Q (蕴含式);⑤P Q (等价式);⑥P Q (不可兼析取式)。

会将命题符号化。

熟练掌握求给定公式真值表的方法。

3. 理解公式、公式解释、永真式(重言式)、永假式(矛盾式)和可满足式等概念。

掌握基本等值式以及用真值表法和等值演算法判别公式类型和公式等值的方法。

判别公式类型的真值表法:对于任给一个公式,列出该公式的真值表,观察真值表的最后一列的情况。

若真值表的最后一列全部为1,则该公式为永真式;若真值表的最后一列全部为0,则该公式是永假式;若真值表的最后一列既非全部为1,又非全部为0,则该公式是可满足式。

判别公式类型的等值演算法:利用基本等值式(双重否定律、幂等律、交换律、结合律、分配律、吸收律、摩根律、同一律、零律、否定律、蕴含等值式、等价等值式、假言易位和等价否定等值式等),对给定公式进行等值推导,若该公式的真值为1,则该公式是永真式;若该公式的真值为0,则该公式为永假式。

4. 了解析取(合取)范式概念,理解极小(大)项的概念和主析取(合取)范式概念,熟练掌握用基本等值式或真值表将公式化为主析取(合取)范式的方法。

求析取(合取)范式的步骤:①将公式中的联结词都化成,,,在析取(合取)范式中不能有联结词,,;②将否定联结词消去或移到各命题变项之前;③利用分配律、结合律等,将公式化为析取(合取)范式。

求命题公式A的主析取(合取)范式的步骤①求公式A的析取(合取)范式;②“消去”析取(合取)范式中所有永假式(永真式)的析取项(合取项),如P P(PP)用0(1)替代。

用幂等律将析取(合取)范式中重复出现的合取项(析取项)或相同的变项合并,如P P (P P)用P替代,m i m i (M i M i)用m i (M i)替代。

③若析取(合取)范式的某个合取项(析取项)B不含有命题变项P i或P i,则添加P iP i (P i P i ),再利用分配律展开,使得每个合取项(析取项)的命题变项齐全;④将极小(极大)项按由小到大的顺序排列,用()表示。

5. 了解有效结论(逻辑结果)的概念,掌握判断重言蕴含式(推理是否有效)的五种方法(1) 真值表法;(2) 等值演算法(记住基本等值式);(3) 主析取(合取)范式法;(4) 直接证法:掌握P规则和T规则,及常用重言蕴含式、等值式。

(5) 间接证法(反证法):掌握C P规则。

本单元重点:命题与联结词,公式与解释,真值表,(主)析取(合取)范式,重言式的判定。

2 谓词逻辑复习要求1. 理解谓词、量词、个体词、个体域、原子公式、谓词公式和变元等概念。

会将命题符号化。

在谓词逻辑,使用量词应注意以下几点:(1)在不同个体域中,命题符号化的形式可能不同,命题的真值也可能会改变。

(2)在考虑命题符号化时,如果对个体域未作说明,一律使用全个体域。

(3) 多个量词出现时,不能随意颠倒它们的顺序,否则可能会改变命题的涵义。

2. 掌握在有限个体域下消去公式的量词和求公式在给定解释下真值的方法。

谓词公式只是一个符号串,没有什么意义,但我们给这个符号串一个解释,使它具有真值,就变成一个命题。

所谓解释就是使公式中的每一个变项都有个体域中的元素相对应。

解释有四部分组成:(1) 非空个体域D;(2) D中有一部分特定元素,用来解释个体常项;(3) D上一些特定函数,用来解释出现的函数变项;(4) D上一些特定谓词,用来解释谓词变项。

3. 掌握谓词演算的等值式和重言蕴含式,并进行谓词公式的等值演算。

谓词演算的等值式和重言蕴含式的六种情况:(1) 命题公式的推广;(2) 量词否定式的等值式;(3) 量词辖域扩张和收缩的等值式;(4) 量词与联结词,,的等值式;(5) 量词与联结词的重言蕴含式;(6) 两个量词公式间的等值式与重言蕴含式。

4. 了解前束范式的概念,掌握求公式的前束范式的方法。

每个谓词公式F 都可以变换成与它等值的前束范式。

其步骤如下:① 消去联结词,,;② 将联结词向内深入,使之只作用于原子谓词公式;③ 利用换名或代入规则使所有约束变元的符号均不同,并且自由变元与约束变元的符号也不同;④ 利用量词辖域的扩张和收缩律,扩大量词的辖域至整个公式;⑤ 利用分配律将公式化为前束范式。

5. 了解谓词逻辑推理的规则:全量词消去规则(US 规则);全量词附加规则(UG 规则);存在量词消去规则(ES 规则);存在量词附加规则(EG 规则),会给出推理证明。

谓词演算的推理是命题演算推理的推广和扩充,命题演算中的一些规则,如基本等值公式,重言蕴含式以及P ,T ,CP 规则在谓词演算中仍然使用。

但是在谓词演算推理中,某些前提和结论可能受到量词的限制,为了使用这些推理,必须在推理过程中,有消去和附加量词的规则,即US 规则(全称量词消去规则),UG 规则(全称量词附加规则),ES 规则(存在量词消去规则),EG 规则(存在量词附加规则)等,以便使谓词演算公式的推理过程可类似于命题演算的推理进行。

本单元重点:谓词与量词,公式与解释,前束范式,谓词逻辑推理证明。

3 集合及其运算复习要求1. 理解集合、元素、全集、空集等概念。

2. 理解集合的包含、子集、相等和幂集等概念,熟练掌握集合的表示方法和集合的并、交、补、差和对称差等运算,会用文氏图表示集合的各种运算。

3. 掌握用集合运算基本规律证明集合恒等式的方法。

集合的运算主要有集合的运算、集合运算式的化简和集合恒等式的推理证明等三个方面的问题。

集合恒等式证明的目的有两个,其一是通过证明的练习,加深对集合性质和第1单元命题公式基本等值式的理解和掌握;其二是为第8单元学习布尔代数中部分性质的应用打下良好的基础。

集合恒等式的证明方法通常有两种:其一,要证明A =B ,就需要证明A B ;在证明A B 。

其二,通过运算律进行等式推导。

4. 了解有序对和笛卡儿积的概念,掌握笛卡儿积的运算。

本单元重点:集合概念,集合的运算,集合恒等式的证明。

笛卡儿积。

4 关系与函数复习要求1. 理解关系的概念:二元关系、空关系、全关系、恒等关系。

掌握关系的集合表示、关系矩阵和关系图,掌握关系的运算。

2. 掌握求复合关系和逆关系的方法。

3. 理解关系的五种性质,掌握其判别方法(定义、矩阵或图)。

关系的性质及判别方法自反性:R x x A x >∈<∈∀,,;矩阵R M 的主对角线元素全为1;关系图的每个结点都有自回路。

反自反性:R x x A x >∉<∈∀,,;矩阵R M 的主对角线元素全为0;关系图的每个结点都没有自回路。

对称性:若R y x >∈<,,则R x y >∈<,;矩阵R M 是对称矩阵,即ji ij r r =;有向关系图中有向弧成对出现。

反对称性:若R y x >∈<,,R x y >∈<,,则x = y 或若y x R y x ≠>∈<,,,则R x y >∉<,;矩阵R M 不出现对称元素;关系图中没有成对弧出现。

传递性:若R c b R b a >∈<>∈<,,,,则R c a >∈<,;在关系图中,有从A 到B 的弧,有从B 到c 的弧,则有从A 到c 的弧。

4. 理解等价关系和偏序关系概念,掌握等价类的求法和作偏序关系哈斯图的方法。

知道极大(小)元,最大(小)元的概念,会求极大(小)元、最大(小)元、最小上界和最大下界。

等价关系和偏序关系是两种最重要的关系。

它们具有不同的性质。

⎩⎨⎧==++偏序关系等价关系传递性反对称性对称性自反性 等价关系图的特点是:每一个结点都有一个自回路,两个结点间如有有向弧线,则一定是双向弧线,如果从A 到B ,从B 到c 各有一条有向弧线,则从A 到c 一定有有向弧线。

若R 是等价关系,与R 中的某个元素等价的所有元素作为整体,就是一个等价类。

就可以把R 分成若干个等价类(子集)。

偏序关系是第8单元偏序格的基础,理解和掌握偏序关系和偏序集概念的关键是哈斯图。

哈斯图的画法掌握了,对于确定任一子集的最大(小)元,极大(小)元也就容易了。

这里要注意,最大(小)元与极大(小)元只能在子集内确定。

而上界与下界可在子集之外的全集中确定,最小上界是所有上界中最小者,最小上界再小也不会小于子集中的任一元素;可以与某一元素相等,最大下界也是同样。

5. 理解函数概念:函数(映射),函数相等,复合函数和反函数。

函数是一种特殊的关系,集合A ×B 的任何子集都是关系,但不一定是函数。

函数要求对于定义域A 中每一个元素A ,B 中有且仅有一个元素与A 对应,而关系没有这个限制。

二函数相等是指:定义域相同,对应关系相同,而且定义域内每个对应值都相同。

6. 理解单射、满射和双射等概念,掌握其判别方法。

函数的类型(单射、满射、双射):判定的方法除定义外,还可借助于关系图。

而实数集的子集上的函数,也可以用直角坐标表示,尤其是初等函数。

本单元重点:关系概念与其性质,等价关系和偏序关系,函数。

5 图的基本概念复习要求1. 理解图的概念:结点、边、有向图,无向图、图的同构、简单图、完全图、结点的度数、子图、边的重数和平行边等 理解握手定理:∑∈=Vv E v 2)deg(。

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