群论及其在信息领域中的应用

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出版者:
作者:杨伯君
出品人:
页数:127
译者:
出版时间:2013-1
价格:38.00元
装帧:
isbn号码:9787122150271
丛书系列:
图书标签:
  • 群论
  • 材料学
  • 群论
  • 抽象代数
  • 信息安全
  • 密码学
  • 编码理论
  • 计算机科学
  • 数学
  • 离散数学
  • 代数结构
  • 应用数学
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具体描述

《群论及其在信息领域中的应用》首先介绍有限群及其表示论的基本概念和理论,其次介绍点群和转动群,并介绍群论在通信理论中的某些应用;然后介绍李群与李代数,李群与李代数是群论中研究最多、物理学中应用最广泛的群,它在原子分子物理、核物理和粒子物理以及结构化学中广泛应用,最后介绍李群与李代数在量子调控中的应用。

《群论及其在信息领域中的应用》 本书深入探讨了抽象代数中的核心概念——群论,并系统性地阐述了其在信息科学领域广泛且深刻的应用。通过严谨的数学语言和清晰的逻辑结构,本书旨在为读者构建一个坚实的理论基础,并引导读者领略群论如何成为理解和解决信息技术中诸多挑战的强大工具。 第一部分:群论基础 本书的开篇章节将详细介绍群论的基本概念与性质。我们将从最原始的定义出发,逐一讲解群的构成要素:集合、二元运算、单位元和逆元。在此基础上,将深入探讨子群、陪集、正规子群、商群等关键概念,并对同态与同构进行详尽的阐述。读者将学习如何识别和构造不同的群,例如对称群、置换群、循环群等,并理解它们在数学抽象中的重要性。 更进一步,本书将引入群作用的概念,这是连接抽象代数与实际应用的重要桥梁。我们将分析群作用的轨道、稳定子群,以及它们与陪集之间的微妙联系。此外,西罗定理等关于有限群结构的深刻结论也将得到详细的介绍和证明,使读者对有限群的分类和性质有更全面的认识。 第二部分:信息领域中的群论应用 在奠定了坚实的群论基础之后,本书将重点聚焦于群论在信息领域的多样化应用。 编码理论: 群论在现代通信和数据存储中扮演着至关重要的角色。本书将介绍如何利用群的代数结构设计和分析纠错码。我们将探讨线性码、循环码、 BCH 码以及 RS 码等经典编码方案,并展示群论如何帮助我们理解它们的纠错能力、译码算法以及性能极限。通过构建特定的群作为码字空间的代数结构,我们可以有效地检测和纠正传输过程中产生的错误,从而保证信息的可靠性。 密码学: 群论是现代密码学理论的基石。本书将深入分析如何在有限域上的乘法群、椭圆曲线群等代数结构中构建安全的公钥密码系统。我们将详细讲解 RSA 算法、Diffie-Hellman 密钥交换协议、ElGamal 密码系统以及椭圆曲线密码学 (ECC) 的数学原理,并阐释群论的哪些性质(如离散对数问题的难解性)保证了这些密码系统的安全性。此外,对称密钥密码的设计和分析,如 AES,也将在群论的视角下进行解读。 图论与网络分析: 图论在信息网络、社交网络以及复杂系统的分析中无处不在。本书将展示群论如何为图的同构判定、对称性分析以及网络结构的研究提供有效的工具。我们将讨论图的自同构群,并阐述其在识别网络中的等价节点、发现网络结构中的规律以及理解网络鲁棒性等方面的作用。 形式语言与自动机理论: 在计算理论领域,群论也展现出其独特价值。本书将探讨如何利用群论的工具来分析和设计有限自动机、下推自动机等计算模型。我们将研究与特定自动机相关的群结构,以及这些群的性质如何影响自动机的识别能力和计算能力。 信号处理与图像处理: 在信号和图像的变换与分析中,群论提供了一种强大的框架。本书将介绍傅里叶变换、小波变换等重要的信号处理技术,并阐释它们与群论中的酉群、群的表示论等概念之间的深刻联系。我们将说明如何利用群的对称性来设计更高效、更具信息量的信号和图像处理算法。 量子计算: 随着量子计算的兴起,群论的重要性愈发凸显。本书将初步介绍量子门的设计与组合,并展示如何利用群论的语言来描述量子操作的对称性和酉性。我们将探讨量子算法中可能涉及的群论概念,以及群论如何帮助理解量子纠错码的设计。 第三部分:进阶主题与展望 在对群论在信息领域的应用进行全面介绍之后,本书还将触及一些进阶主题,为读者提供更广阔的视野。我们将简要介绍表示论在解析群结构和群作用方面的强大能力,并探讨其在量子信息科学和密码学中的潜在应用。此外,我们还将展望群论在未来新兴信息技术领域,如人工智能、区块链技术等方面的可能发展方向,强调其作为理论基石的持续重要性。 本书的写作风格力求严谨而不失清晰,理论推导力求详实,应用举例则贴近信息领域的实际问题。我们希望通过本书,能够激发读者对群论数学之美的探索,并进一步认识到抽象代数在构建现代信息技术体系中的不可或缺的作用。无论读者是计算机科学、信息工程、数学还是相关领域的学生、研究人员或工程师,本书都将为您提供宝贵的理论知识和实践指导。

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读后感

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用户评价

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让我印象深刻的是作者在处理复杂推导时的笔触,那种**“举重若轻”**的感觉非常棒。书中有一处关于**有限域**的讨论,涉及到了大量的模运算和多项式运算,这通常是令许多读者望而却步的地方。然而,作者巧妙地将这些运算与几何上的旋转和平移联系起来,使原本枯燥的代数操作变得鲜活起来。他使用的符号系统非常规范,排版清晰,这对于长时间阅读数学材料至关重要,能够有效减轻视觉疲劳。此外,书中穿插的一些历史注脚也很有意思,它们不仅交代了某个数学概念的起源,也从侧面反映了数学家们探索真理的艰辛历程,这为冰冷的理论增添了一抹人文色彩。总而言之,这本书在学术严谨性和可读性之间找到了一个近乎完美的平衡点。

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这本书的章节组织结构非常精妙,它不像传统教科书那样堆砌公式,而是遵循着一条清晰的逻辑主线向前推进。我特别关注了其中关于**结构化数据处理**的部分,虽然它没有直接提及我们熟悉的现代信息技术,但书中对**不变式**和**同构性**的探讨,为理解现代数据结构和算法的稳健性提供了绝佳的理论基础。例如,作者深入分析了某些变换下保持不变的量,这在信息编码和错误检测中是至关重要的概念。我感觉这部分内容更像是一种思维训练,它迫使我跳出具体的编程语言或应用场景的限制,去思考事物背后隐藏的、更深层次的数学规律。作者的论证过程环环相扣,几乎没有冗余的文字,每一个定理的引入似乎都是水到渠成,是前面积累的必然结果。读完这部分,我对任何涉及“保持原貌”或“等效变换”的问题都会有更深刻的洞察力。

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这本书的深度和广度都令人赞叹,它不仅仅停留在基础群论的层面,而是迅速将读者引入到更具应用潜力的方向。我尤其对书中关于**对称群**的详细分析留下了深刻印象,它不仅仅是对排列组合的数学描述,更是一种理解复杂系统稳定性的哲学工具。作者没有回避那些看似晦涩难懂的**表示论**(Representation Theory),尽管这部分内容需要读者付出更多的专注力,但他通过构造具体的例子和清晰的矩阵运算,展现了如何将抽象的群作用“具象化”到向量空间中去。这种处理方式极大地提升了理论的可操作性,让我意识到,看似高高在上的抽象数学,其实拥有强大的“翻译”能力,能够将现实世界中各种变换关系准确地建模出来。对于渴望从理论中挖掘实用价值的读者来说,这无疑是一大福音。

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阅读体验上,这本书的**教材属性**体现得非常到位,但又避免了那种刻板的教条感。每节的末尾都有精心设计的练习题,这些习题的难度设置梯度非常合理,从基础概念的检验,到需要综合运用多个定理的证明题,应有尽有。更值得称道的是,书中对关键概念的总结性段落,往往能用一两句话提炼出本章的核心精髓,这对于考前复习或快速回顾非常实用。虽然我还没有完全消化书中的所有细节,但仅凭目前阅读的部分,我已经能感受到它在构建一个坚实的理论框架方面的巨大贡献。它不是一本可以快速浏览的书,它需要读者投入时间去咀嚼和消化,但这份投入绝对是物超所值的,它为后续学习更高级别的代数结构打下了无可撼动的基石。

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这本书的封面设计着实引人注目,那种深邃的蓝色调配合着抽象的几何图形,让人一眼就能感受到它蕴含的某种深邃的数学之美。我原本对纯粹的数学理论抱着一丝敬畏,但翻开第一章后,发现作者的叙述方式异常清晰流畅。他没有急于抛出复杂的定理和定义,而是从一些非常直观的例子入手,比如对称性在艺术和自然界中的体现,这样一下子就拉近了与读者的距离。尤其是关于群的生成元和陪集那一段,作者用类比的方式解释了那些抽象的概念,让我这个非科班出身的人也能大致把握其核心思想。我特别欣赏作者在讲解基础概念时所展现出的耐心和严谨,仿佛他深知读者的困惑点在哪里,总能在关键时刻提供恰到好处的“脚手架”,引导我们一步步搭建起自己的理解大厦。虽然书中涉及的抽象代数知识不少,但整体阅读体验却是令人愉悦的,它成功地将一门看似高冷的学科,变得触手可及,激发了我对后续章节的好奇心。

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