高等数学学习指导

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出版者:同济大学
作者:邱囗俤
出品人:
页数:235
译者:
出版时间:2007-8
价格:23.00元
装帧:
isbn号码:9787560835310
丛书系列:
图书标签:
  • 高等数学
  • 数学学习
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具体描述

本书是《面向2l世纪普通高等教育规划教材——高等数学》(理工类)的配套学习指导书·按对应教材的章节体系,系统地给出学习指导内容。全书由函数、极限与连续,一元函数微分学,一元函数积分学,向量代数与空间解析几何,多元函数微分学,多元函数积分学,无穷级数与微分方程共8章内容组成,每章包括内容精要、知识脉络图、难题解答、典型例题以及自我检测题等内容,同时给出自我检测题的答案与提示,并有三套模拟试题和参考解答。

本书可以帮助学生强化基础知识和提高解题能力,适合普通高等院校理工科本科各专业的学生学习及考研复习参考,可供成教学院或申请升本的专科院校的学生选用,也可供相关专业人员和广大教师参考。

现代密码学与信息安全:原理、应用与前沿研究 本书导言:数字时代的基石 在信息爆炸的今天,数据已成为社会运行的核心资产。从金融交易到国家安全,从个人隐私到物联网连接,每一个数字活动都依赖于安全、可靠的通信和存储机制。本书《现代密码学与信息安全》旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的视角,剖析支撑现代信息社会的数学与工程基石——密码学,并探讨其在构建健壮信息安全体系中的核心作用。 本书超越了传统的加密算法罗列,着重于揭示密码学背后的数学原理、设计哲学以及工程实现中的复杂权衡。它不仅是理论研究者的参考手册,更是网络工程师、安全架构师、软件开发者以及所有对数据保护有深入需求的专业人士的实践指南。 第一部分:密码学基础与经典范式 本部分奠定了理解现代密码学的必要数学和概念基础,并回顾了密码学从诞生到现代转型的关键里程碑。 第一章:信息论与安全基础 本章首先回顾香农信息论中的熵、信源编码和信道容量等核心概念,为量化信息安全提供了理论框架。接着,我们引入了密码学的基本模型:加密系统(E)、解密系统(D)、密钥空间(K)以及明文(M)和密文(C)。重点分析了“Kerckhoffs 原则”和“Shannon 的完美保密性”,深入探讨了完美保密性(One-Time Pad)的局限性及其在实际应用中的不可行性。本章是理解“计算安全”概念的逻辑起点。 第二章:经典密码体制的演进与局限 从凯撒密码的替换原理到维吉尼亚密码的多表替换,本章系统梳理了古典密码学的基本构造。随后,我们将重点分析了对古典密码进行数学化和机械化的努力,如波利比乌斯方阵和费希尔密码机。通过对这些早期系统的分析,读者将清晰认识到密钥管理和密钥长度对安全性的决定性影响,为过渡到现代分组密码和流密码打下基础。 第三章:分组密码的结构与分析 分组密码是现代对称加密的核心。本章深入剖析了 Feistel 结构和 SPN(替代-置换网络)结构,这是所有现代分组密码的设计蓝图。我们详细分析了 DES(数据加密标准)的结构及其弱点,并将其作为研究更复杂结构的参照。随后,重点聚焦于 AES(高级加密标准)的设计原理,包括其轮函数、S 盒(Substitution Box)的代数构造、MixColumns 层的线性特性,以及密钥扩展的机制。本章还涉及对分组密码的侧信道攻击(如功耗分析)和差分/线性密码分析的初步介绍,强调理论安全与实现安全之间的鸿沟。 第四章:流密码的生成与同步 流密码以其高速和低延迟特性,在无线通信和实时加密中占有重要地位。本章详细阐述了基于线性反馈移位寄存器(LFSR)的伪随机序列生成器,分析了其周期长度和线性复杂度。随后,讨论了非线性反馈对序列质量的重要性,并介绍了 A5/1(GSM)和 ChaCha20 等现代流密码的构造,特别是 ChaCha20 中基于 ARX(加法、旋转、异或)操作的效率和安全性权衡。 第二部分:非对称密码学与数字签名 本部分将视角转向公钥密码系统,探讨了如何实现密钥交换和不可否认性。 第五章:数论基础与公钥密码学的诞生 本章是理解非对称密码学的数学核心。详细讲解了欧拉定理、费马小定理在数论中的应用,特别是模幂运算的复杂性。重点剖析了基于离散对数问题(DLP)的求解难度,这是 Diffie-Hellman 密钥交换协议的理论基础。接着,引入了基于整数分解问题(IFP)的 RSA 算法,从数学上推导其公钥和私钥的生成过程,并分析其在密钥长度上的安全要求。 第六章:椭圆曲线密码学(ECC) ECC 被认为是未来移动和资源受限环境下的首选公钥技术。本章深入探讨了有限域上的椭圆曲线方程,并解释了“椭圆曲线离散对数问题”(ECDLP)的难题。我们详细分析了 ECC 的点加法和点乘运算,以及基于这些运算构建的 ECC 签名算法(ECDSA)和密钥协商算法(ECDH)。本书强调了 ECC 在实现相同安全强度下,密钥尺寸远小于传统 RSA 的优势。 第七章:数字签名与认证 本章集中探讨了数据完整性、真实性和不可否认性的实现机制。除了 RSA 和 ECDSA,本章还介绍了基于哈希函数的 Merkle 树结构,其在区块链和大规模数据验证中的应用。针对需要多方授权的场景,我们讨论了门限签名和多重签名方案的设计思想。 第三部分:密码协议、哈希函数与前沿安全 本部分将理论知识应用于构建复杂的安全协议,并展望了密码学在量子计算时代面临的挑战。 第八章:密码协议设计与安全分析 本章关注密码学在多方交互中的应用。首先分析了 Needham-Schroeder 和 Otway-Rees 等经典身份认证协议的设计缺陷,引出 BAN 逻辑(Burrows-Abadi-Needham Logic)在协议语义分析中的应用。随后,深入探讨了 TLS/SSL 协议的工作流程,包括握手过程、密钥协商(如使用 ECDHE-RSA/ECDHE-ECDSA)以及记录层加密的实现细节。 第九章:密码哈希函数与消息认证码(MAC) 哈希函数作为信息安全中的“数字指纹”,在本章占据核心地位。详细分析了 MD5 和 SHA-1 的结构缺陷和实际攻击案例,并重点阐述了 SHA-2 系列(如 SHA-256)的 Merkle-Damgård 结构。本章还深入讲解了基于哈希的消息认证码(HMAC)的构造原理,以及如何在不具备密钥协商的情况下验证数据源的真实性。 第十章:后量子密码学与未来展望 随着量子计算机理论的成熟,基于大数分解和离散对数的现有公钥系统面临被 Shor 算法攻破的风险。本章系统介绍了当前 NIST 正在标准化的后量子密码(PQC)候选方案,包括基于格(Lattice-based,如 Kyber 和 Dilithium)、基于编码(Code-based,如 McEliece)和基于哈希(Hash-based,如 XMSS/LMS)的方案。本章旨在为读者理解密码学演进的方向,并为未来系统的迁移做好理论准备。 结语:从数学到工程的桥梁 本书的最终目标是培养读者一种安全思维——不仅仅是知道“如何使用”加密工具,更重要的是理解“为何”这些工具是安全的,以及在何种条件下它们可能失效。通过严谨的数学推导和贴近实际的工程案例分析,本书力求成为读者掌握现代信息安全技术、参与未来安全创新的重要阶梯。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计简洁大气,那种沉稳的墨绿色调一下子就抓住了我的眼球,让人感觉这是一本正经、值得信赖的参考书。我本来对数学这类学科就有些畏惧,拿到手时心里其实是忐忑的,总觉得里面会是密密麻麻、让人望而生畏的公式和定理。然而,当我翻开内页,我立刻被它清晰的排版和合理的章节划分所吸引。作者在引入新概念时,没有直接堆砌定义,而是先用日常生活中的例子进行铺垫,仿佛在和我这位“迷茫的学生”进行一次耐心的对话。这种循序渐进的教学方式,极大地降低了我的心理门槛。特别是对于那些抽象的极限概念,书里竟然能配上形象的图形解析,让我这个曾经完全依赖死记硬背的“应试派”第一次真正感受到了数学逻辑的美感和内在的联系。它不是简单地告诉你“是什么”,而是深入浅出地解释“为什么会是这样”。这种教学哲学,我认为是真正优秀的教材所应具备的特质,它培养的不仅仅是解题技巧,更是对数学思维的理解和尊重。读完前几章,我感觉自己对高等数学的信心倍增,那种豁然开朗的感觉,比单纯做对几道题带来的满足感要深刻得多。

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从学习体验的角度来看,这本书最大的成功之处在于它成功地“激活”了我的主动学习能力,而不是把我变成一个被动的知识接收器。它不是那种把所有答案都喂到你嘴边的“保姆式”教材。相反,它更像是一位高明的教练,在你需要的时候提供精准的指导和反馈,但在大部分时间里,它鼓励你去独立探索。特别是“自测与回顾”环节的设计,非常具有实操性。它不是简单地重复课后习题,而是围绕核心概念设计了一系列需要综合运用知识点的“小测验”。这些测验的设置非常巧妙,很多题目都没有直接给出完整的解题步骤,而是给出了关键性的提示或者一个中间结果,要求读者自己完成最后的关键一步。这种留白的处理,迫使你必须在脑中重构整个解题路径,从而将知识点真正内化为自己的能力。这种由内而外的学习驱动力,才是真正实现“高等数学学习”的关键所在。

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说实话,我拿到这本书的时候,心里其实是有些存疑的,毕竟“学习指导”这个名字听起来总有点过于“软性”,担心它会不会在深度上有所欠缺,无法应对真正有挑战性的题目。然而,当我翻到关于级数收敛性判断的那一章时,我的看法彻底改变了。作者对于判别法的介绍,不仅仅是罗列了比值判别法、根值判别法这些经典工具,更关键的是,它深入探讨了这些方法的适用边界和背后的数学原理——为什么在某些情况下比值判别法有效,而在另一些情况下必须改用比较判别法。这种对原理的深入挖掘,让我意识到,掌握这些工具不是为了应付考试,而是为了建立一个坚实的数学知识体系。书中的“拓展阅读”部分也做得非常巧妙,它不要求你精通,但会让你对微积分在物理学、经济学等领域的实际应用有一个宏观的认识,这无疑拓宽了我的视野,让我对这门学科的价值有了更深的体会。这种兼顾基础训练与理论升华的处理方式,是目前我所见过的同类书籍中做得最好的之一。

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我特别欣赏这本学习指导中对于例题和习题的处理方式。市面上很多辅导材料,要么是例题过于简单,只做表面文章;要么就是习题难度骤升,让人看了标准答案也一头雾水。但这本书明显采取了一种“阶梯式”的难度递进策略。基础例题部分,它会非常细致地标注出每一步的依据,甚至连代数变形这样的小细节都没有放过,这种精细度对于基础不牢固的人来说,简直是雪中送炭。更妙的是,在每一节的最后,它都设置了一个“易错点辨析”的小栏目。我发现自己常常在某个相似的概念上反复栽跟头,比如定积分和不定积分的理解偏差,或者多重积分坐标系转换的困惑。这本书精准地指出了这些常见的思维陷阱,并提供了明确的规避方法。这已经超越了一本普通教辅的范畴,更像是一位经验丰富的老教师在身边,能预判到你下一步可能会在哪里犯错,并提前给出预防措施。这种前瞻性的指导,大大提高了我的学习效率,避免了大量无效的反复练习。

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这本书的排版和印刷质量,说实话,在同类教材中是相当出挑的。我常常在图书馆或者咖啡馆里看书,光线条件并不总是理想。这本书的纸张选择了偏哑光的米白色,有效减少了长时间阅读带来的眼睛疲劳感,这一点对于我们这种需要长时间面对数学符号的人来说,简直是福音。更值得称赞的是它的图示质量。在讲解向量场、曲面积分这些三维空间概念时,插图的立体感非常强,线条清晰,透视准确。很多其他教材的配图往往模糊不清,甚至会产生误导,但这本书的图表是经过精心设计的,它就像是三维空间的缩影,能让人在脑海中构建起准确的几何模型。我记得有一次,我对一个曲面积分的正负方向感到很困惑,但书里配的那张螺旋线示意图,一下子就点亮了我的思路,让我明白了方向性是如何定义的。这种对细节的极致追求,体现了出版方和编著者对读者的尊重。

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