《代数学》辅导纲要第一章代数运算与自然数主要内容:1、集合与映射的概念2、映射及其运算3、代数系统4、自然数及其他相关定义5、归纳法原理与反归纳法的运用重点掌握1、由A→B的单映射σ的定义为:设σ:A→B,若由a1∈A,a2∈A,a1≠a2,就推出σ(a1)≠σ(a2),则称σ为从A到B的单映射。
2、由A→B的满映射σ的定义为:设σ:A→B,若ran(σ)=B,则称σ为从A到B的满映射。
3、给出一个由整数集合Z到自然数集合N的双射:可考虑分段映射,即将定义域分为小于0、等于0、大于0的整数三部分分别给出其象4、若集合|A|=n,则集合A→A的映射共有nn种。
5、皮阿罗公理中没有前元的元素为1。
6、自然数a与b加法的定义中两个条件为①:a+1=a'②:a+b'=(a+b)'.7、自然数a与b相乘的定义中两个条件为: ①:a⨯1=a;②:a⨯b'=a⨯b+a8、自然数a>b的定义为:如果给定的两个自然数a与b存在一个数k,使得a=b+k,则称a大于b,b小于a,记为a>b或b<a.9、皮阿罗公理中的归纳公式为:具有下面性质的自然数的任何集合M若满足:(1)1∈M;(2)如果a属于M,则它后面的数a’也属于M.则集合M含有一切自然数,即M=N.10、在整数集合中求两个数的最大公因数是代数运算。
11、若|A|=m,|B|=n,则A→B的所有不同映射的个数为nm。
12、若A是有限集合,则A→A的不同映射个数为:|A||A|。
13、从整数集合Z到自然数集合N存在一个单映射。
14、若A是有限集合,则不存在A到其真子集合的单映射。
15、若A为无限集合,则存在A的真子集合B使其与A等价。
16、存在从自然数集合N到整数集合Z的一个满映射,但不是单映射。
可考虑将定义域分成奇数、偶数两部分,定义一个与(-1)n有关的映射17、存在从自然数N到整数集合Z的双射。
可考虑分段映射18、代数系统(R+,⨯)与代数系统(R,+)是同构的,其中R+表示正实数集合,R表示实数集合,⨯与+就是通常的实数乘法与加法。
根据同构定义,只需找到一个从(R+,⨯)到(R,+)的一一映射,例如lgx就可以证明上述论述。
19、令Q+为正有理数集合,若规定 a⊕b=a+b,a∙b=ab 则: 2(1){Q+,⊕}构成代数体系,但不满足结合律。
(2){Q+,∙}不构成代数体系,但满足结合律。
根据代数体系和结合律的定义可得上述论述成立。
20、若在实数集合中规定a⊕b=a+b-a×b,其中+与×是通常的加法与乘法,则⊕满足结合律。
只需证明等式(a⊕b)⊕c=a⊕(b⊕c)成立21、分别利用归纳法与反归纳法可以证明n个数的算术平均值大于等于这n个数的几何平均值。
归纳法根据定义易证,在运用反归纳法证明时可先证n=2,4,…,2n都成立,假设命题对n=k成立,令Sk=-1Skk-1≥a1a2...ak-1证之成立 a+a2+...+ak-1a1+a2+...+ak,Sk-1=1,利用k-1k第二章不等式主要内容:1、一些初等不等式的证明2、几个著名不等式:柯西不等式、赫勒德尔不等式、明可夫斯基不等式的证明3、均值不等式、柯西不等式等常用不等式的应用4、凸函数的性质与应用重点掌握:1、a1+a2+⋯⋯+ann≥a1a2⋯⋯an等号成立的条件为:a1=a2=...=an nn2n2in2、柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)等号成立的条件为:111aa1a2==...=n bnb1b2x1,x23、f(x)为上凸函数的定义为:对任意的有:f(q1x1+q2x2)≥q1f(x1)+q2f(x2),其中q1≥0,q2≥0,q1+q2=1,则称f(x)为上凸函数。
4、f(x)=x0..3(x>0),g(x)=sin x(0<x<π),k(x)=㏑x 中,上凸函数为:f(x)=x0..3,g(x)=sin x, k(x)=㏑(x)5、f(x)=xk(其中x>0),则当0<k<1时,f(x)为下凸函数。
6、y=lg x则y是上凸函数 .7、函数f1(x)=sinx(其中0<x<π)和f1=㏑x为上凸函数,f1=xk(其中x>0,k>1)为下凸函数。
118、sin(x1+x2)≥(sinx1+sinx2) 229、不等式(a1+a2+⋯⋯+an)(2,……n成立。
111++……)≥n2,其中ai≥0,i=1,ana1a2可利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)证之成立 22i111nnn10、若a>b>c>0且a+b+c=1,则2abc存在极大值,为2;若已知a×b×c=1,27则2a+b+4c存在极小值,为6。
利用均值不等式(算术平均值大于等于几何平均值)可算得2abc极大值为2,2a+b+4c的极小值为6. 2711、若x>0,y>0,z>0且满足9x2+12y2+5z2=9 ,则3x+6y+5z存在极大值,为9。
利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)易知3x+6y+5z的极大值为9,其22i111nnn中a1=3x,b1=1,a2=2y,b2=,a3=z,b3=。
12、若x>0,y>0,z>0且满足3x2+y2+z2=15,则2x+3y+4z存在极大值,395。
利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)易知2x+3y+4z的极大值为,22i111nnn其中a1=3x,b1=23,a2=y,b2=3,a3=z,b3=4。
13、若x>0,y>0,z>0且满足3x2+4y2+5z2=20 ,则9x+16y+7z存在极大值,为:。
利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)易知9x+16y+7z的极大值为22i111nnn,其中a1=3x,b1=3,a2=2y,b2=8,a3=5z,b3=75。
14、若x>0,y>0,z>0。
且满足2x2+3y2+4z2=10,则5x+6y+7z存在极大值,为:7。
2利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)易知5x+6y+7z的极大值为22i111nnn757,其中a1=2x,b1=,a2=3y,b2=23,a3=2z,b3=。
22215、若x>0,y>0,z>0。
且满足x2+2y2+3z2=15,则2x+3y+4z存在极大值,为:415。
2利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)易知2x+3y+4z的极大值为22i111nnn415,2其中a1=x,b1=2,a2=2y,b2=32,a3=z,b3=43。
16、若x>0,y>0,z>0,且满足2x2+3y2+4z2=10,则3x+4y+5z存在极大值,为965。
6利用柯西不等式(∑aibi)≤(∑a)(∑bi2)易知3x+4y+5z的极大值为22i111nnn965,6其中a1=2x,b1=32,a2=y,b2=43,a3=2z,b3=5。
2αn1α217、不等式α1a1+α2a2+…+αnan≥aα1成立,其中α1+α2+…+αn=1 a2...anαi≥0,ai≥0, i=1,2…n。
可令f(x)=lgx,则易知f(x)为上凸函数,利用上凸函数的定义可知上面不等式成立。
18、若0<k<1,则有(q1x1+q2x2+...+qnxn)≥∑qixik其中q1+q2+...+qn=1,且ki=1nqi>0,xi>0,i=1,2,…n。
可令f(x)=xk,易证f(x)在为上凸函数,利用上凸函数的定义可知上面不等式成立。
19、半径为R的圆内接n边形中,以正n边形的面积最大。
设其内接n边形的面积为S,n边形各边所对应的圆心角为θ1,θ2,...,θn,则S=12R(sinθ1+sinθ2+...+sinθn),再根据sinx在(0,π)上是上凸函数可知上面2论述成立。
第三章多项式与环主要内容:1、不可约因式与素因式的概念2、因式分解唯一环的概念及实例3、多项式的代数定义与分析定义4、对称多项式5、基本定理证明6、一元三次方程与一元四次方程的根7、多项式的零点估计8、重因式与结式9、施斗姆定理重点掌握:1、举出一个交换环的例子:如剩余类环Z5。
2、环的理想定义为:如果R是一个整环,N⊂R,为R的子环,若对任意的r∈R,a∈N,均有r⋅a∈N,则称N为R的理想。
3、剩余类环Z12中可逆元素为:1,5,7,11。
4、剩余类环Z12中非可逆元素为: 0,2,3,4,6,89,10。
5、Z8中的可逆元素为:1,3,5,7。
6、在剩余类环Z8中不可逆的元素为:0,2,4,6 。
7、整环中因式分解不是唯一的例子是:例如:在整环R=a+b-3|a∈Z,b∈Z中,4=2⨯2=(1+-3)(1--3)。
____________________{}⎛10⎫⎛00⎫8、在二阶方阵环(实数域上)中找出两个零因子,如: 00⎪⎪,01⎪⎪。
⎝⎭⎝⎭9、剩余类环Z12中的真零因子有2,3,4,6。
10、素元素的定义为:设R为整环,若p∈R,p≠θ,p也不是可逆元素。
若由p|a⨯b 就可推出p|a或p|b,这时我们称p为素元素。
11、不可约元素的定义为:设R为整环,c∈R,c≠θ,c也不是可逆元素,且若____ c=a⨯b就可推出a是可逆元素或者b是可逆元素,这时我们称c是不可约元素。
12、整数环Z上的代数元与超越元分别举出二例:例如1,2是Z上的代数元,e,π是Z上的超越元。
13、π为有理数域上的超越元。
14、2是有理数域上的代数元。
15、Z[x](Z是整数环)是因式分解唯一环。
16、在整环R={a+b3 | a∈Z,b∈Z }中2是不可约元素。
因为在R中,2⨯2=(1+-3)(1--3)17、有理系数n次多项式在有理数域内最多有n个根。
18、在环R={a+b整环。
根据定义以及反例:2⨯2=(1+-3)(1--3)可知2是不可约元素,但不是素元素。
19、若数域F含有无穷多个元素,则域F上的两个多项式f(x)与g(x)相等的代数定义与分析定义是一致的。
从代数观点出发推得其相对应系数也应该相等,即从函数论观点得证;反之,若从函数论观点出发,将两函数相减所得为一个次数不超过这两个函数次数n的多项式,因此它至多在F内有n个根,由已知数域F含有无穷多个元素,f(x)-g(x)有无限多个根,与前面至多在F内有n个根矛盾,因此f(x)-g(x)的系数必须全为0,因此其相对应系数都相等。
20、若数域F只有P个元素,则从分析观点出发F上的多项式只有有限个。