数学探索:解题与证明的艺术

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"Exploring Mathematics -- Problem-Solving and Proof, Springer 2018" 是一本面向本科生和中学生以及教师的数学书籍,由Daniel Grieser撰写,旨在引导读者发展解决问题的策略和逻辑推理能力,同时介绍证明的重要性和各种证明技术。书中涵盖了递归、数学归纳法、图论、计数、初等数论以及鸽巢原理、极值原理和不变性原理等主题。这本书适合无微积分背景但具备基本中学数学知识的读者,包括对数字和基础几何的理解。书中包含大量练习并提供提示,适合自学或与讲座课程配合使用。 关键词包括数学问题解决、数学证明、数学问题解决策略、数学探索、问题解决策略、数学、极值原理、不变性原理、鸽巢原理、计数原则、数学归纳法、逻辑证明、初等数论。该书属于Springer的Undergraduate Mathematics Series,由一系列知名学者担任顾问。 作者Daniel Grieser在德国奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学的数学研究所工作。本书的目的是帮助学生从中学过渡到大学阶段,提供对数学的全新视角,并深入理解超越本书范围的普遍原则。 在本书中,读者可以期待以下内容: 1. **问题解决策略**:学习如何面对数学难题,如何分解问题,以及如何寻找适当的解题方法。 2. **逻辑推理**:培养逻辑思维能力,理解数学论证的重要性,学习如何构建和评估有效的论证。 3. **证明技巧**:介绍不同的证明方法,如直接证明、反证法、构造性证明等,以增强证明能力。 4. **递归**:探讨如何利用递归关系解决问题,特别是在数学和计算机科学中的应用。 5. **数学归纳法**:学习如何通过归纳推理来证明数学命题对所有自然数都成立。 6. **图论**:介绍图的基本概念,如顶点、边、路径和循环,以及在解决实际问题中的应用。 7. **计数原理**:讲解组合计数,包括乘法原理、加法原理和鸽巢原理,理解计数问题的解决策略。 8. **初等数论**:涉及整数性质、同余、质数和素因数分解等基础理论。 9. **极值原理和不变性原理**:学习如何利用这些原理解决最优化问题和保持某些性质不变的问题。 通过阅读和实践本书中的例子和练习,读者将能够提升数学素养,掌握关键的数学思维工具,这对于进一步的学术研究和日常生活中遇到的数学挑战都大有裨益。