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数学和数论

快捷方式: 差异相似杰卡德相似系数参考

数学和数论之间的区别

数学 vs. 数论

数学是利用符号语言研究數量、结构、变化以及空间等概念的一門学科,从某种角度看屬於形式科學的一種。數學透過抽象化和邏輯推理的使用,由計數、計算、量度和對物體形狀及運動的觀察而產生。數學家們拓展這些概念,為了公式化新的猜想以及從選定的公理及定義中建立起嚴謹推導出的定理。 基礎數學的知識與運用總是個人與團體生活中不可或缺的一環。對數學基本概念的完善,早在古埃及、美索不達米亞及古印度內的古代數學文本便可觀見,而在古希臘那裡有更為嚴謹的處理。從那時開始,數學的發展便持續不斷地小幅進展,至16世紀的文藝復興時期,因为新的科學發現和數學革新兩者的交互,致使數學的加速发展,直至今日。数学并成为許多國家及地區的教育範疇中的一部分。 今日,數學使用在不同的領域中,包括科學、工程、醫學和經濟學等。數學對這些領域的應用通常被稱為應用數學,有時亦會激起新的數學發現,並導致全新學科的發展,例如物理学的实质性发展中建立的某些理论激发数学家对于某些问题的不同角度的思考。數學家也研究純數學,就是數學本身的实质性內容,而不以任何實際應用為目標。雖然許多研究以純數學開始,但其过程中也發現許多應用之处。. 數論是纯粹数学的分支之一,主要研究整数的性質。被譽為「最純」的數學領域。 正整数按乘法性质划分,可以分成質数,合数,1,質数產生了很多一般人也能理解而又懸而未解的問題,如哥德巴赫猜想,孿生質數猜想等,即。很多問題虽然形式上十分初等,事实上却要用到许多艰深的数学知识。这一领域的研究从某种意义上推动了数学的发展,催生了大量的新思想和新方法。數論除了研究整數及質數外,也研究一些由整數衍生的數(如有理數)或是一些廣義的整數(如代數整數)。 整数可以是方程式的解(丟番圖方程)。有些解析函數(像黎曼ζ函數)中包括了一些整數、質數的性質,透過這些函數也可以了解一些數論的問題。透過數論也可以建立實數和有理數之間的關係,並且用有理數來逼近實數(丟番圖逼近)。 數論早期稱為算術。到20世紀初,才開始使用數論的名稱,而算術一詞則表示「基本運算」,不過在20世紀的後半,有部份數學家仍會用「算術」一詞來表示數論。1952年時數學家Harold Davenport仍用「高等算術」一詞來表示數論,戈弗雷·哈羅德·哈代和愛德華·梅特蘭·賴特在1938年寫《數論介紹》簡介時曾提到「我們曾考慮過將書名改為《算術介紹》,某方面而言是更合適的書名,但也容易讓讀者誤會其中的內容」。 卡尔·弗里德里希·高斯曾說:「數學是科學的皇后,數論是數學的皇后。.

之间数学和数论相似

数学和数论有(在联盟百科)19共同点: 卡爾·弗里德里希·高斯千禧年大獎難題古希腊大卫·希尔伯特密码学代数几何微积分学哥德巴赫猜想算术素数純粹數學複分析费马大定理黎曼猜想欧几里得有理数文艺复兴整数拉丁语

卡爾·弗里德里希·高斯

约翰·卡爾·弗里德里希·高斯(Johann Karl Friedrich Gauß;), 德国数学家、物理学家、天文学家、大地测量学家,生于布伦瑞克,卒于哥廷根。高斯被认为是历史上最重要的数学家之一Dunnington, G. Waldo.

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千禧年大獎難題

千禧年大獎難題(Millennium Prize Problems)是七個由美國克雷數學研究所(Clay Mathematics Institute,CMI)於2000年5月24日公佈的數學難題,解题总奖金700万美元。根據克雷數學研究所制定的規則,這一系列挑戰不限時間,題解必須發表在國際知名的出版物上,並經過各方驗證,只要通過兩年驗證期和专家小组审核,每解破一題可獲獎金100万美元deadurl。 這些難題旨在呼應1900年德國數學家大衛·希爾伯特在巴黎提出的23個歷史性數學難題,經過一百年,约17个難題至少已被部分解答。而千禧年大獎難題的破解,極有可能為密碼學、航天、通訊等領域帶來突破性進展。 迄今为止,在七个问题中,庞加莱猜想是唯一被解决的,2003年,俄罗斯数学家格里戈里·佩雷尔曼证明了它的正确性。而其它六道难题仍有待研究者探索。.

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古希腊

位于雅典卫城的帕特农神庙,是给女神雅典娜而建。它是古希腊文明最具代表性的标志性符号之一。 古希腊是指从希腊历史上公元前8世纪的古风时期开始到公元前146年被罗马共和国征服之前的这段时间的希腊文明。 早在古希臘文明興起之前約800年,愛琴海地區就孕育了燦爛的克里特文明和邁錫尼文明。大約在公元前1200年,多利亞人的入侵毀滅了邁錫尼文明,希臘歷史進入所謂「黑暗時代」。 在雅典的领导下,在兩次的波希战争取胜之后,并在前5世纪到前4世纪之间,也就是在波希戰爭結束後至伯羅奔尼撒戰爭爆發前的這段時期达到鼎盛,被称作“黄金时期”。在被馬其頓國王亚历山大大帝征服后,希腊化文明在地中海西岸到中亚的大片地区扩散。 古希腊人在宗教、哲學、科學、藝術、工藝等诸多方面有很深的造诣。由于古希腊文明对罗马帝国有过重大影响,后者将前者的文明吸收并带到环地中海和欧洲的许多地区。因此一般认为古希腊文明为西方文明打下了基础。.

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大卫·希尔伯特

大卫·希尔伯特(David Hilbert,),德国数学家,是19世纪和20世纪初最具影响力的数学家之一。希尔伯特1862年出生于哥尼斯堡(今俄罗斯加里宁格勒),1943年在德国哥廷根逝世。他因为发明了大量的思想观念(例:不变量理论、、希尔伯特空间)而被尊为伟大的数学家、科学家。 他提出了希尔伯特空间的理論,是泛函分析的基礎之一。他热忱地支持康托的集合论与无限数。他在数学上的领导地位充分体现于:1900年,在巴黎的国际数学家大会提出的一系列问题(希尔伯特的23个问题)为20世纪的许多数学研究指出方向。 希尔伯特和他的学生为形成量子力学和广义相对论的数学基础做出了重要的贡献。他还是证明论、数理逻辑、区分数学与元数学之差别的奠基人之一。.

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密码学

密碼學(Cryptography)可分为古典密码学和现代密码学。在西欧語文中,密码学一词源於希臘語kryptós“隱藏的”,和gráphein“書寫”。古典密码学主要关注信息的保密书写和传递,以及与其相对应的破译方法。而现代密码学不只关注信息保密问题,还同时涉及信息完整性验证(消息验证码)、信息发布的不可抵赖性(数字签名)、以及在分布式计算中产生的来源于内部和外部的攻击的所有信息安全问题。古典密码学与现代密码学的重要区别在于,古典密码学的编码和破译通常依赖于设计者和敌手的创造力与技巧,作为一种实用性艺术存在,并没有对于密码学原件的清晰定义。而现代密码学则起源于20世纪末出现的大量相关理论,这些理论使得现代密码学成为了一种可以系统而严格地学习的科学。 密码学是数学和计算机科学的分支,同时其原理大量涉及信息论。著名的密碼學者罗纳德·李维斯特解釋道:「密碼學是關於如何在敵人存在的環境中通訊」,自工程學的角度,這相當于密碼學與純數學的差异。密碼學的发展促進了计算机科学,特別是在於電腦與網路安全所使用的技術,如存取控制與資訊的機密性。密碼學已被應用在日常生活:包括自动柜员机的晶片卡、電腦使用者存取密碼、電子商務等等。.

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代数几何

代数几何是数学的一个分支。 经典代数几何研究多项式方程的零点,而现代代数几何将抽象代数,尤其是交换代数,同几何学的语言和问题结合起来。 代数几何的基本研究对象为代数簇。代数簇是由空间坐标的若干代数方程的零点集。常见的例子有平面代数曲线,比如直线、圆、椭圆、抛物线、双曲线、三次曲线(非奇异情形称作椭圆曲线)、四次曲线(如双纽线,以及卵形线)、以及一般n次曲线。代数几何的基本问题涉及对代数簇的分类,比如考虑在双有理等价意义下的分类,即双有理几何,以及模空间问题,等等。 代数几何在现代数学占中心地位,与多复变函数论、微分几何、拓扑学和数论等不同领域均有交叉。始于对代数方程组的研究,代数几何延续解方程未竟之事;与其求出方程实在的解,代数几何尝试理解方程组的解的几何性质。代数几何的概念和技巧都催生了某些最深奥的数学的分支。 进入20世纪,代数几何的研究又衍生出几个分支:.

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微积分学

微積分學(Calculus,拉丁语意为计数用的小石頭) 是研究極限、微分學、積分學和無窮級數等的一個數學分支,並成為了現代大學教育的重要组成部分。歷史上,微積分曾經指無窮小的計算。更本質的講,微積分學是一門研究變化的科學,正如:幾何學是研究形狀的科學、代數學是研究代數運算和解方程的科學一樣。微積分學又稱為“初等數學分析”。 微積分學在科學、經濟學、商業管理學和工業工程學領域有廣泛的應用,用來解决那些僅依靠代數學和幾何學不能有效解決的問題。微積分學在代數學和解析幾何學的基礎上建立起来,主要包括微分學、積分學。微分學包括求導數的運算,是一套關於變化率的理論。它使得函數、速度、加速度和斜率等均可用一套通用的符號進行演绎。積分學,包括求積分的運算,為定義和計算長度、面積、體積等提供一套通用的方法。微積分學基本定理指出,微分和積分互為逆運算,這也是兩種理論被統一成微積分學的原因。我們能以兩者中任意一者為起點來討論微積分學,但是在教學中一般會先引入微分學。在更深的數學領域中,高等微積分學通常被稱為分析學,並被定義為研究函數的科學,是現代數學的主要分支之一。.

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哥德巴赫猜想

哥德巴赫猜想(Goldbach's conjecture)是數論中存在最久的未解問題之一。这个猜想最早出现在1742年普鲁士人克里斯蒂安·哥德巴赫与瑞士数学家莱昂哈德·欧拉的通信中。用现代的数学语言,哥德巴赫猜想可以陳述為: 这个猜想与当时欧洲数论学家讨论的整数分拆问题有一定联系。整数分拆问题是一类讨论“是否能将整数分拆为某些拥有特定性质的数的和”的问题,比如能否将所有整数都分拆为若干个完全平方数之和,或者若干个完全立方数的和等。而將一个給定的偶數分拆成兩個質數之和,则被稱之為此數的哥德巴赫分拆。例如, 換句話說,哥德巴赫猜想主張每個大於等於4的偶數都是哥德巴赫數——可表示成兩個質數之和的數。哥德巴赫猜想也是二十世纪初希爾伯特第八問題中的一個子問題。 其實,也有一部分奇數可以用兩個質數的和表示,大多數的奇數無法用兩個質數的和表示,例如:15.

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算术

算術(arithmetic)是数学最古老且最簡單的一個分支,幾乎被每個人使用著,從日常生活上簡單的算數到高深的科学及工商业計算都會用到。一般而言,算術這一詞指的是記錄數字某些運算基本性質的数学分支。常用的运算有加法、減法、乘法、除法,有时候,更复杂的运算如指数和平方根,也包括在算术运算的范畴内。算术运算要按照特定规则来进行。 自然数、整数、有理数(以分數的形式)和实数(以十进制指数的形式)的运算主要是在小学和中学的时候学习。用百分比形式进行运算也主要是在这个时候学习。然而,在成人中,很多人使用计算器,计算机或者算盘来进行数学计算。 專業数学家有時會使用高等算術來指数论,但這不應該和初等算術相搞混。另外,算術也是初等代數的重要部份之一。.

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素数

質--數(Prime number),又称素--数,指在大於1的自然数中,除了1和該数自身外,無法被其他自然数整除的数(也可定義為只有1與該數本身两个正因数的数)。大於1的自然數若不是質數,則稱之為合數。例如,5是個質數,因為其正因數只有1與5。而6則是個合數,因為除了1與6外,2與3也是其正因數。算術基本定理確立了質數於數論裡的核心地位:任何大於1的整數均可被表示成一串唯一質數之乘積。為了確保該定理的唯一性,1被定義為不是質數,因為在因式分解中可以有任意多個1(如3、1×3、1×1×3等都是3的有效因數分解)。 古希臘數學家歐幾里得於公元前300年前後證明有無限多個質數存在(欧几里得定理)。現時人們已發現多種驗證質數的方法。其中試除法比較簡單,但需時較長:設被測試的自然數為n,使用此方法者需逐一測試2與\sqrt之間的整數,確保它們無一能整除n。對於較大或一些具特別形式(如梅森數)的自然數,人們通常使用較有效率的演算法測試其是否為質數(例如277232917-1是直至2017年底為止已知最大的梅森質數)。雖然人們仍未發現可以完全區別質數與合數的公式,但已建構了質數的分佈模式(亦即質數在大數時的統計模式)。19世紀晚期得到證明的質數定理指出:一個任意自然數n為質數的機率反比於其數位(或n的對數)。 許多有關質數的問題依然未解,如哥德巴赫猜想(每個大於2的偶數可表示成兩個素數之和)及孿生質數猜想(存在無窮多對相差2的質數)。這些問題促進了數論各個分支的發展,主要在於數字的解析或代數方面。質數被用於資訊科技裡的幾個程序中,如公鑰加密利用了難以將大數分解成其質因數之類的性質。質數亦在其他數學領域裡形成了各種廣義化的質數概念,主要出現在代數裡,如質元素及質理想。.

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純粹數學

一般而言,純粹數學是一門專門研究數學本身,不以应用为目的的學問(至少可见范围内无法应用),相對於應用數學而言。純粹數學以其严格、抽象和美丽著称。自18世纪以来,純粹數學成为数学研究的一个特定种类,并随着探险、天文学、物理学、工程学等的发展而发展。 純粹數學以數論為其代表。.

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複分析

複變分析是研究複變函數,特別是亞純函數和複變解析函數的數學理論。 研究中常用的理论、公式以及方法包括柯西积分定理、柯西积分公式、留数定理、洛朗级数展开等。複變分析的应用领域较为广泛,在其它数学分支和物理学中也起着重要的作用。包括数论、应用数学、流体力学、热力学和电动力学。.

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费马大定理

费马大定理,也称費馬最後定理(Le dernier théorème de Fermat);(Fermat's Last Theorem),其概要為: 以上陳述由17世纪法国数学家费马提出,一直被稱為「费马猜想」,直到英國數學家安德魯·懷爾斯(Andrew John Wiles)及其學生理查·泰勒(Richard Taylor)於1995年將他們的證明出版後,才稱為「費馬大定理」。這個猜想最初出現費馬的《頁邊筆記》中。儘管費馬表明他已找到一個精妙的證明而頁邊没有足夠的空位寫下,但仍然經過數學家們三個多世紀的努力,猜想才變成了定理。在衝擊這個数论世紀难题的過程中,無論是不完全的還是最後完整的證明,都給數學界帶來很大的影響;很多的數學結果、甚至數學分支在這個過程中誕生了,包括代數幾何中的橢圓曲線和模形式,以及伽羅瓦理論和赫克代數等。這也令人懷疑當初費馬是否真的找到了正確證明。而安德魯·懷爾斯由於成功證明此定理,獲得了包括邵逸夫獎在内的数十个奖项。.

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黎曼猜想

黎曼猜想由德国數學家波恩哈德·黎曼(Bernhard Riemann)於1859年提出。它是數學中一個重要而又著名的未解決的問題(猜想界皇冠)。多年來它吸引了許多出色的數學家為之絞盡腦汁。.

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欧几里得

欧几里得(Ευκλειδης,前325年—前265年),有时被称为亚历山大里亚的欧几里得,以便区别于墨伽拉的欧几里得,希腊化时代的数学家,被稱為「几何學之父」。他活躍於托勒密一世時期的亚历山大里亚,也是亚历山太学派的成员。他在著作《几何原本》中提出五大公設,成為欧洲数学的基础。歐幾里得也寫過一些關於透視、圓錐曲線、球面幾何學及數論的作品。歐幾里得幾何被广泛的认为是數學領域的經典之作。.

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有理数

数学上,可以表达为两个整数比的数(a/b, b≠0)被定义为有理数,例如3/8,0.75(可被表达为3/4)。整数和分数统称为有理数。与有理数对应的是无理数,如\sqrt无法用整数比表示。 有理数与分數的区别,分數是一种表示比值的记法,如 分數\sqrt/2 是无理数。 所有有理数的集合表示为Q,Q+,或\mathbb。定义如下: 有理数的小数部分有限或为循环。不是有理數的實數遂稱為無理數。.

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文艺复兴

文艺复兴运动(Rinascimento,由ri-(“重新”)和nascere(“出生”)构成)通称为文艺复兴,简称为文复,是一场大致发生在14世纪至17世纪的文化运动,在中世纪晚期发源于意大利中部的佛罗伦萨,即意大利文艺复兴,后扩展至欧洲各国。 “文艺复兴”一词亦可粗略地指代这一历史时期,但由于欧洲各地因其引发的变化并非完全一致,故“文艺复兴”只是对这一时期的通称。这场文化运动基本上以復興古羅馬為名,動機大致上是要改變中世紀社會逐漸嚴重的腐敗,卻不是將古羅馬原樣重現,反而是加入新思考和檢討,所以做出實際上是一種徹底不同的新型態文化變革,其中雖囊括了对古典文献的重新学习和承接,卻在绘画方面透過直线透视法的发展,以及逐步而广泛开展的中古時代教育变革,乃至於人體結構、化學、天文技術的知識的追求等等,這些極重要的近代科學發展,除了打破神權時代,也打破了希臘羅馬的古文化。传统观点认为,这种知识上的转变让文艺复兴发挥了衔接中世纪和近代的作用。尽管文艺复兴在知识、社会和政治各个方面都引发了巨大變革,但令其闻名于世的或许还在于这一时期的艺术成就,以及列奥纳多·达芬奇、米开朗基罗等博学家做出的創新贡献。 一般认为,文复始于14世纪托斯卡纳的佛罗伦萨,但对此尚有质疑之声。就这场运动的起源和特点而言,多种理论已经提出了各自的见解,但其关注的焦点不尽相同:其中包括有当时佛罗伦萨的社会和公民的特点;当地的政治结构;当地统治阶级美第奇家族的赞助Strathern, Paul The Medici: Godfathers of the Renaissance (2003);以及奥斯曼土耳其人攻陷君士坦丁堡后,大批流入意大利的及书籍。Encyclopedia Britannica,Renaissance,2008,O.Ed.Har, Michael H.History of Libraries in the Western World,Scarecrow Press Incorporate,1999,ISBN 978-0-8108-3724-9.Norwich, John Julius,A Short History of Byzantium,1997,Knopf,ISBN 978-0-679-45088-7.史学上关于文艺复兴的内容很多且颇为复杂,而“文艺复兴”作为词汇的作用,及其作为历史过渡期的意义,都引发了史学家的诸多争论。Brotton, J., The Renaissance: A Very Short Introduction, OUP, 2006.

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整数

整数,是序列中所有的数的统称,包括负整数、零(0)与正整数。和自然數一樣,整數也是一個可數的無限集合。這個集合在数学上通常表示粗體Z或\mathbb,源于德语单词Zahlen(意为“数”)的首字母。 在代數數論中,這些屬於有理數的一般整數會被稱為有理整數,用以和高斯整數等的概念加以區分。.

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拉丁语

拉丁语(lingua latīna,),羅馬帝國的奧古斯都皇帝時期使用的書面語稱為「古典拉丁語」,屬於印欧语系意大利語族。是最早在拉提姆地区(今意大利的拉齐奥区)和罗马帝国使用。虽然现在拉丁语通常被认为是一种死语言,但仍有少数基督宗教神职人员及学者可以流利使用拉丁语。罗马天主教传统上用拉丁语作为正式會議的语言和礼拜仪式用的语言。此外,许多西方国家的大学仍然提供有关拉丁语的课程。 在英语和其他西方语言创造新词的过程中,拉丁语一直得以使用。拉丁语及其后代罗曼诸语是意大利语族中仅存的一支。通过对早期意大利遗留文献的研究,可以证实其他意大利语族分支的存在,之后这些分支在罗马共和国时期逐步被拉丁语同化。拉丁语的亲属语言包括法利斯克语、奥斯坎语和翁布里亚语。但是,威尼托语可能是一个例外。在罗马时代,作为威尼斯居民的语言,威尼托语得以和拉丁语并列使用。 拉丁语是一种高度屈折的语言。它有三种不同的性,名词有七格,动词有四种词性变化、六种时态、六种人称、三种语气、三种语态、两种体、两个数。七格当中有一格是方位格,通常只和方位名词一起使用。呼格与主格高度相似,因此拉丁语一般只有五个不同的格。不同的作者在行文中可能使用五到七种格。形容词与副词类似,按照格、性、数曲折变化。虽然拉丁语中有指示代词指代远近,它却没有冠词。后来拉丁语通过不同的方式简化词尾的曲折变化,形成了罗曼语族。 拉丁语與希腊语同為影響歐美學術與宗教最深的语言。在中世纪,拉丁语是当时欧洲不同国家交流的媒介语,也是研究科学、哲学和神學所必须的语言。直到近代,通晓拉丁语曾是研究任何人文学科教育的前提条件;直到20世纪,拉丁语的研究才逐渐衰落,重点转移到对當代语言的研究。.

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上面的列表回答下列问题

数学和数论之间的比较

数学有219个关系,而数论有74个。由于它们的共同之处19,杰卡德指数为6.48% = 19 / (219 + 74)。

参考

本文介绍数学和数论之间的关系。要访问该信息提取每篇文章,请访问:

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