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数学的天空

发布日期:2013-03-22    点击量:

 课程教学大纲

课程基本信息(Course Information

课程代码

Course Code

*学时

Credit Hours

48

*学分

Credits

3

*课程名称

Course Name

(中文)数学的天空

(英文)The Mathematical Sky

课程性质

(Course Type)

通识核心课程

授课对象

Audience

全校本科生

授课语言

(Language of Instruction)

中文

*开课院系

School

数学系

先修课程

Prerequisite

高等数学与线性代数

授课教师

Instructor

张跃辉

课程网址

(Course Webpage)

 http://math.sjtu.edu.cn/course/skymath/

*课程简介Description

本课程的主要内容是影响深远的三个著名数学问题,即费马大定理(350年历史,1994年被证明),黎曼猜想(150年历史,迄今仍不知真假的天下第一难题,数学研究的最前沿)和庞加莱猜想(100年历史,2003年被证明)。

费马大定理1637年由法国律师、著名业余数学家费马提出,1994年被英国数学家怀尔斯所证明。被誉为二十世纪最伟大的数学成果。

黎曼假设是德国著名数学家黎曼1859年提出的至今不知真假的天下第一的数学难题。黎曼假设与素数定理等价.

庞加莱猜想是法国著名数学家、物理学家、天体力学家、哲学家1904年提出的有关宇宙形状的数学猜想,2004年被俄罗斯数学家佩雷尔曼所证明。佩雷尔曼拒绝了菲尔兹奖(数学的诺贝尔奖)100万美元。

 丘成桐:如果把庞加莱猜想比作黄河、长江,那么哥德巴赫猜想只能算是一条比较小、但很漂亮的河。

通过本课程的学习,学生在知识层面可以初步懂得有关素数的若干定理和猜想的意义与原理,及其若干精彩证明的思想和方法;在逻辑层面可以了解数学理论形成的内在规律,以此感悟如何从具体的实际问题凝练出抽象的普遍理论。更重要的是,通过了解数学精英的奋斗历程,学生或多或少会在思维或思想或人生层面有所感悟。

*课程简介Description

The course consists of three parts, each focusing on one of the most famous mathematical problems, Fermat’s Last Theorem(about 350 years ago and proved in 1994), Riemann’s Hypothesis(about 150 years ago and still not proved or disproved) and Poincare Conjecture(about 110 years ago and proved in 2004).

 The Fermat’s Last Theorem was stated by the most famous nonprofessional French mathematician Fermat that the equation x^n+y^n=z^n has no solutions of positive integers for all n>2. This was not proved for over 350 yeas until 1994 when the British mathematician Wiles gave a proof known as the most important achievement of mathematics during the whole 20th century.

The Riemann’s hypothesis was conjectured by the famous German mathematician Riemann in 1859 that the so-called Riemann theta function 1+2^s+3^s+...+n^s+... has all its nontrivial zeros on the line Re(s)=0.5. This hypothesis is regarded as the number 1 question in mathematics and is still unknown whether it is true or false.

The Poincare conjecture was stated as a question in 1904 by the famous French mathematician, physist and philosopher Poincare as he studied the topics of the shape of our universe. This conjecture was proved in 2004 by Russian mathematician Perelman, who refused the highest mathematical medal-Fields medal and an award of one million dollars for the first solver of one of seven million dollars problems, two among which are Poincare conjecture and Riemann’s hypothesis.

The most famous mathematician S.T.Yau said that if Poincare conjecture were the Yellow river, the Goldbach conjecture is only a small brook, a beautiful brook.

This course aims to make students to know some theorems about prime numbers and several concise proofs and bright ideas; to understand the logic of the formation of mathematical theories and to apply mathematics to the real world; most importantly, to get a feeling of the struggling history of mathematical heroes and to make themselves a wonderful struggling lives.

课程教学大纲(course syllabus

*学习目标(Learning Outcomes)

1.了解若干重要的数学思想、方法、结论以及若干精彩简明的证明

2.理解数学理论产生的背景、逻辑和解决实际问题的实例

3.感悟数学精英的奋斗历程,做好为人生理想艰苦奋斗的准备

4.培养团队意识、合作精神以及协力解决困难的能力

5. 训练独立面对困难的能力,培养独当一面的领袖精神

6. 了解我国数学发展的历程、现状,勇敢肩负起实现“中国梦”的历史责任

*教学内容、进度安排及要求

(Class Schedule

& Requirements)

教学内容

学时

教学方式

作业及要求

基本要求

考查方式

第一章 数学是什么?(亚里士多德的哲学与诺贝尔经济学奖)

4

课堂教学

稳定婚姻的数学原理

学生讲教师评

批改、登记

第二章 素数: 数学的原子(算术基本定理,伽罗华的神奇世界)

4

课堂教学

证明素数无限

学生讲教师评

批改、登记

第三章 费马大定理 (Gauss与素数定理;神奇的15

4

课堂教学

格、矩阵与二次型

学生讲教师评

批改、登记

(续)万数皆图;韩信点兵与中国剩余定理

4

课堂教学

奇偶性

学生讲教师评

批改、登记

第四章 黎曼假设(音乐与傅里叶级数;朱载堉的十二平均律)

4

课堂教学

连分数与音乐的数学

学生讲教师评

批改、登记

(续)黎曼的复眼(复数的眼睛)与欧拉的无敌暗器;

4

课堂教学

世界第一公式

学生讲教师评

批改、登记

(续)无穷零点与悖论推动世界;美酒与大海

4

课堂教学

无穷的幻想

学生讲教师评

批改、登记

第五章 庞加莱猜想(地球是什么?拓扑学之大象无形)

4

课堂教学

地图的数学

学生讲教师评

批改、登记

(续)会当凌绝顶之高维的呼唤;4-维景致奇绝

4

课堂教学

几何与代数的联姻

学生讲教师评

批改、登记

(续)双曲无敌之几何化猜想;绝顶高手之3-维美丽无边

4

课堂教学

双曲几何

学生讲教师评

批改、登记

小组大作业1

4

小组演讲

师生共同讲评

登记

小组大作业2

4

小组演讲

师生共同讲评

登记

*考核方式

(Grading)

最终成绩=作业成绩(20%+平时成绩(30%+演讲成绩(50%

*教材或参考资料

(Textbooks & Other Materials)

1.张跃辉,李吉有,朱佳俊,数学的天空(自编讲义,拟定2015年下半年出版)

2.马科斯..索托伊(Marcus du Sautoy)著,孙维昆译,素数的音乐, 湖南科技出版社,2007年。

3.多那尔.欧谢(Donal O'Shea)著, 孙维昆译,庞加莱猜想,湖南科学技术出版社, 2010年。

4.阿米尔.艾克塞尔著,左平译,费马大定理,上海科技出版社; 1版,2008年。

其它

More

每个学生均需要参与演讲,且演讲的时间介于均值的60%-120%

备注

Notes

需要多媒体教室

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