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数学与应用数学毕业论文——正交矩阵及其应用

数学与应用数学毕业论文——正交矩阵及其应用

本科生毕业设计(论文)正交矩阵及其应用学院:专业:数学与应用数学学号:学生姓名:指导教师:二〇一一年六月摘要如果n阶实矩阵A满足,那么称A为正交矩阵.正交矩阵是由内积引出的.本文例举了正交矩阵在线性代数、化学和物理中的三个应用.在线性代数中,求标准正交基一般用Schimidt正交化方法.本文论证了一种特殊的正交矩阵——初等旋转矩阵——也可以求任一向量空间的标准正交基,并通过实例说明此方法的应用.在化学上,原子轨道的杂化,实际是由一组相互正交的单位基向量,通过线性变换转化为另一组相互正交的单位基向量.而线性代数中由一组标准正交基到另一组标准正交基的过渡矩阵是正交矩阵,因此可以利用正交矩阵的性质求原子轨道的杂化轨道式.在物理上,任一刚体运动都对应一个正交矩阵,本文证明了曲线作刚体运动时曲率和挠率是两个不变量.关键词:正交矩阵;初等旋转矩阵;标准正交基;原子轨道的杂化;曲率;挠率AbstractOrthogonal matrices and its applicationsIf a-dimensional real matrixsatisfies,we call it orthogonal matrix. Orthogonal matrix is extracted by inner product.This paper enumerats the applications of orthogonal matrix inlinear algebra, chemistry, and physics. Schimidt method is always used to find the standard orthogonal basis in linear algebra. A special kind of orthogonal matrix, namely elementary rotational matrix, is established to find the standard orthogonal basis in this paper. The orbital atom heterozygous is actually made by a team of mutually orthogonal unit basis vector, through linear transformation into another group of mutually orthogonal unit basis in linear algebra. Thetransition matrix of a group of standard orgthogonal basis to another group of standard orthogonal basis is an orthogonal matrix. Therefore, properties of orthogonal basis can be used to find the orbital atom heterozygous. In physics, any rigid motion corresponds with anorthogonal matrix. The curvature and torsion rate are proved to be two invariants when a curve is in rigid motion.Keywords:Orthogonal matrix; Elementary rotation matrix; Standard orthogonal basis; The orbital atom heterozygous; Curvature;Torsion rate目录1.引言 12.正交矩阵的基本知识 32.1正交矩阵的定义与判定 32.2 正交矩阵的性质 33.正交矩阵的应用 53.1 正交矩阵在线性代数中的应用 53.2正交矩阵在化学中的应用 113.3正交矩阵在物理学中的应用 14参考文献 18致谢 19正交矩阵及其应用姓名:学号:班级:1.引言因为行列式要求行数等于列数,排成的表总是正方形的,通过对它的研究又发现了矩阵的理论.矩阵也是由数排成行和列的数表,可以行数和烈数相等也可以不等.矩阵和行列式是两个完全不同的概念,行列式代表着一个数,而矩阵仅仅是一些数的有顺序的摆法.利用矩阵这个工具,可以把线性方程组中的系数组成向量空间中的向量;这样对于一个多元线性方程组的解的情况,以及不同解之间的关系等等一系列理论上的问题,就都可以得到彻底的解决.矩阵是数学中的一个重要的基本概念,是代数学的一个主要研究对象,也是数学研究和应用的一个重要工具.“矩阵”这个词是由西尔维斯特首先使用的,他是为了将数字的矩形阵列区别于行列式而发明了这个述语.而实际上,矩阵这个课题在诞生之前就已经发展的很好了.从行列式的大量工作中明显的表现出来,为了很多目的,不管行列式的值是否与问题有关,方阵本身都可以研究和使用,矩阵的许多基本性质也是在行列式的发展中建立起来的.在逻辑上,矩阵的概念应先于行列式的概念,然而在历史上次序正好相反.凯莱先把矩阵作为一个独立的数学概念提出来,同研究线性变换下的不变量相结合,首先引进矩阵以简化记号并发表了关于这个题目的一系列文章.1858年,他发表了关于这一课题的第一篇论文《矩阵论的研究报告》,系统地阐述了关于矩阵的理论.文中他定义了矩阵的相等、矩阵的运算法则、矩阵的转置以及矩阵的逆等一系列基本概念,指出了矩阵加法的可交换性与可结合性.另外,凯莱还给出了方阵的特征方程和特征根(特征值)以及有关矩阵的一些基本结果.凯莱出生于一个古老而有才能的英国家庭,剑桥大学三一学院大学毕业后留校讲授数学,三年后他转从律师职业,工作卓有成效,并利用业余时间研究数学,发表了大量的数学论文.1855年,埃米特(C.Hermite,1822~1901)证明了别的数学家发现的一些矩阵类的特征根的特殊性质,如现在称为埃米特矩阵的特征根性质等.后来,克莱伯施(A.Clebsch,1831.1872)、布克海姆(A.Buchheim)等证明了对称矩阵的特征根性质.泰伯(H.Taber)引入矩阵的迹的概念并给出了一些有关的结论.在矩阵论的发展史上,弗罗伯纽斯(G.Frobenius,1849~1917)的贡献是不可磨灭的.他讨论了最小多项式问题,引进了矩阵的秩、不变因子和初等因子、正交矩阵、矩阵的相似变换、合同矩阵等概念,以合乎逻辑的形式整理了不变因子和初等因子的理论,并讨论了正交矩阵与合同矩阵的一些重要性质.1854年,约当研究了矩阵化为标准型的问题.1892年,梅茨勒(H.Metzler)引进了矩阵的超越函数概念并将其写成矩阵的幂级数的形式.傅立叶、西尔和庞加莱的著作中还讨论了无限阶矩阵问题,这主要是适用方程发展的需要而开始的.矩阵本身所具有的性质依赖于元素的性质,矩阵由最初作为一种工具经过两个多世纪的发展,现在已成为独立的一门数学分支——矩阵论.而矩阵论又可分为矩阵方程论、矩阵分解论和广义逆矩阵论等矩阵的现代理论.矩阵的应用是多方面的,不仅在数学领域里,而且在化学、力学、物理、科技等方面都十分广泛的应用.本文主要介绍正交矩阵与其应用.我们把阶实数矩阵满足,称为正交矩阵.尽管我们在这里只考虑实数矩阵,但这个定义可用于其元素来自任何域的矩阵.正交矩阵是由内积自然引出的,要看出其与内积的联系,考虑在维实数内积空间中的关于正交基写出的向量.的长度的平方是.如果矩阵形式为的线性变换保持了向量长度,所以有限维线性等距同构,比如旋转、反射和它们的组合,都产生正交矩阵.本文例举了正交矩阵在线性代数、化学和物理中的三大应用.其中,在线性代数中,求标准正交基除了用Schimidt正交化方法外,本文论证了正交矩阵的其中一种矩阵...初等旋转矩阵也可以求任一矩阵的标准正交基,此法用实例与Schimidt 正交化方法对比;在化学上,根据原子轨道的杂化理论,杂化的原子都有其轨道杂化式,对于形成对阵的原子轨道杂化,利用正交矩阵的性质可以求解该原子杂化轨道的杂化轨道式;在物理上,任一刚体运动都对应一个正交矩阵, 三维空间一条曲线经过刚体运动,其曲率和挠率是不变的,本文考察了曲线做刚体运动时的不变量——曲率和挠率.2.正交矩阵的基本知识本节中在没有特别说明的情况下,都表示为正交矩阵,记矩阵的秩为,与为矩阵的第列与第列,表示矩阵的第行.表示行列式的值即=.2.1正交矩阵的定义与判定定义2.1.1[3]阶实数矩阵满足(或,或),则称为正交矩阵.判定2.1.2 矩阵是正交矩阵;判定2.1.3 矩阵是正交矩阵;判定2.1.4 矩阵是正交矩阵;备注:判定一个是方阵是否为正交矩阵往往用定义,即(或,或),也可以验证的行向量或列向量是否是两两正交的单位向量.当已知的正交矩阵求证其他的结论时,要用正交矩阵的定义及有关性质2.2 正交矩阵的性质若是正交矩阵,则有以下性质([3]):性质2.2.5,则可逆,且其逆也为正交矩阵.证明显然.所以也是正交矩阵.性质2.2.6,,也是正交矩阵, 即有:(1)当时,, 即;(2)当时,, 即证明若是正交矩阵,, 由性质2.2.5,为正交矩阵.因为,所以,当时,, 即;当时., 即.从而为正交矩阵.性质2.2.7是正交矩阵.证明因为,所以.因此,也是正交矩阵性质2.2.8是正交矩阵的充分必要条件是.证明必要性若是正交矩阵,则另一方面,一方面,于是,,;充分性因为是正交矩阵,若,显然也是正交矩阵.性质2.2.9 若也是正交矩阵, 则,,,都为正交矩阵.证明由可知,故为正交矩阵.同理推知,,,均为正交矩阵.正交矩阵的性质主要有以上几点, 还有例如它的特征值的模为1, 且属于不同特征值的特征向量相互正交; 如果是它的特征值, 那么也是它的特征值, 另外正交矩阵可以对角化, 即存在复可逆矩阵, 使,其中为的全部特征值, 即. 这些性质证明略.3.正交矩阵的应用3.1 正交矩阵在线性代数中的应用在线性代数中我们通常用施密特方法求标准正交基,现在可以用正交矩阵中的一种殊矩阵求标准正交基---初等旋转矩阵即Givens矩阵.定义3.1[1] 设向量则称阶矩阵为向量下的Givens矩阵或初等旋转矩阵,也可记作.下面给出Givens矩阵的三个性质[2],[10]性质3.1.1 Givens矩阵是正交矩阵.证明由,则,故是正交矩阵.性质3.1.2 设,则有.证明由的定义知,,且,即右乘向量,只改变向量第和第个元素,其他元素不变.性质3.1.3 任意矩阵右乘,只改变的第列和列元素; 任意矩阵左乘,只改变的第行和行元素.证明由性质3.1.2和矩阵乘法易得结论.引理3.1.4[2] 任何阶实非奇异矩阵 ,可通过左连乘初等旋转矩阵化为上三角矩阵, 且其对角线元素除最后一个外都是正的.定理3.1.5[10] 设是阶正交矩阵若, 则可表示成若干个初等旋转矩阵的乘积, 即;若, 则可以表示成若干个初等旋转矩阵的乘积再右乘以矩阵, 即, 其中是初等旋转矩阵.().证明由于是阶正交矩阵,根据引理3.1.4知存在初等旋转矩阵,使(这里是阶上三角阵),而且的主对角线上的元素除最后一个外都是正的,于是(3-11)注意到是正交矩阵,由(3-11)式得,,即(3-12)设=,其中,,则=.由上式得所以, (3-13)即,当时,;当时,.记,注意到是初等旋转矩阵,故定理1结论成立.引理3.1.6[1] 设其中是阶正交矩阵,是阶上三角阵,是零矩阵.定理3.1.7[10] 设,则可以通过左连乘初等旋转矩阵,把变为的形式,其中是阶上三角阵,是矩阵.证明由引理3.1.6知,其中是阶正交矩阵,是阶上三角阵.又根据定理1知:,则是初等旋转矩阵.(I)当时,;(II)当时,,则.显然,是阶上三角阵,当时,与除最后一行对应元素绝对相等、符号相反外,其余元素对应相等.当时时,.综上,知本定理的结论成立.设,,,是欧氏空间的子空间的一组基,记是秩为的的矩阵.若满足定理2的条件,则存在初等旋转矩阵,使(3-14)且所以(3-15)由(3-14)(3-15)两式知,对、做同样的旋转变换,在把化为的同时,就将化成了,而的前个列向量属于子空间.综上所述可得化欧氏空间的子空间的一组基为一组标准正交基的方法:(1)由已知基为列向量构成矩阵;(2)对矩阵施行初等旋转变换,化为,同时就被化为正交矩阵,这里是阶上三角阵;(3)取的前个列向量便可得的一组标准正交基.显然,上述方法是求子空间的一组标准正交基的另一种方法.下面,我们通过实例对比Schimidt正交化求标准正交基.例求以向量,,为基的向量空间的一组标准正交基.解方法一用Schimidt正交化把它们正交化:,,再把每个向量单位化,得,,.即,,,就是由,得到的的一组标准正交基.方法二(利用连乘初等旋转矩阵)设矩阵,对分块矩阵依次左乘,,,=,=,=,得=,则,,取,,.那么就是由,得到的的一组标准正交基.对比两者的解法,用Schimidt正交化把它们正交化需要的是记公式,若向量的维数比较多的,计算比较麻烦,而用初等旋转矩阵则可根据向量组成的矩阵的特点来求其标准正交基.3.2正交矩阵在化学中的应用原子轨道的杂化是在一个原子中不同原子轨道的线性组合.在结构化学原子轨道杂化理论中,原子中能级相近的几个原子轨道可以相互混合,从而产生新的原子轨道.杂化过程的数学表达式为,为新的杂化轨道,为参加杂化的旧轨道,为第个杂化轨道中的第个参加杂化轨道的组合系数[4].在杂化过程中,轨道数是守恒的,并且杂化轨道理论有三条基本原则[5]:(1)杂化轨道的归一性.杂化轨道满足;(2)杂化轨道的正交性.;(3)单位轨道贡献.每个参加杂化的单位轨道,在所有的新杂化轨道中该轨道成分之和必须为一个单位,即=1.由杂化轨道原理,原子轨道的杂化,实际是由一组相互正交的单位基向量,通过线性变换转化成为另一组相互正交的单位基向量.在线性代数中由一组标准正交基到另一组标准正交基的过渡矩阵是正交矩阵,那么原子轨道的杂化,就可以转化为求出正交矩阵,作线性变换的过程.(A)杂化轨道.以甲烷分子的结构为例,激发态碳原子的电子组态为,这样在形成分子时,激发态碳原子的一个2原子轨道和3个原子轨道进行杂化形成4个等同的杂化轨道.设在激发态碳原子中四个能量相近的原子轨道,,,是一组相互正交的基向量,再通过线性变换将它们转化成另一组相互正交的基向量,,,,那么线性变换系数矩阵A必为正交矩阵,即=.A为正交矩阵,分别是,,,在四个坐标轴的分量.在等性杂化中,四个基向量,,,在四个坐标轴上的分量是相等的,即由四个能量相近的原子轨道,,,进行杂化时形成四个等同的杂化轨道,在四个杂化轨道上,原子轨道和成份完全相同.根据这些理论,我们来求正交矩阵A.因为A 是正交矩阵,由定义可得,即,所以,得=(取正值).又因为是等性杂化轨道.有,=1,所以=(取正值).即得到.又因,,,取符合条件的,,.同理,,即,,得,,取,.又,,得,,.所以,.可以写出四个杂化轨道的杂化轨道式为,,.(B)杂化轨道一个和一个原子轨道杂化形成两个杂化轨道.同样,线性变换的系数矩阵是正交矩阵.根据等性杂化理论有,,,于是,,(取正值).又,,故,,即,.所以杂化轨道式为.3.3正交矩阵在物理学中的应用任意刚体运动都对应一个正交矩阵, 三维空间一条曲线经过刚体运动, 其曲率和挠率是不变的, 称它们为运动不变量.首先我们来简单认识曲率和挠率.曲线的曲率就是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度.曲率越大,表示曲线的弯曲程度越大.(为角变量,为弧长)趋向于0的时候,定义就是曲率.即.而挠率,它的绝对值度量了曲线上邻近两点的次法向量之间的夹角对弧长的变化率.平面曲线是挠率恒为零的曲线.空间曲线如不是落在一平面上,则称为挠曲线,又由于挠率体现了密切平面的扭转状况,通常说它表示了曲线的扭曲程度.曲线在某点的挠率记为,=.下面, 我们来考察曲线作刚体运动时的不变量[6],[9].设曲线与曲线只差一个运动, 从曲线到曲线的变换为(3-21)其中,是三阶正交矩阵,是常数.对(3-21)两边求阶导数,得.从而有. (3-22)因为是正交矩阵, 所以也有. (3-23) 另一方面, 由一阶, 二阶, 三阶导数, 可作成矩阵.两边取行列式, 由,得.现在取可类似地讨论.因为, (3-24), (3-25)(3-22)代入(3-24)的右边,得=++. (3-26)因(3-24)与(3-25)右边相等, 有(3-25)右边与(3-26)式右边相等,得,,.由正交矩阵的性质2.2.6知,且由,将上面三式左右分别平方相加,=++=.写成矢量函数, 即得于是我们可推得,.这里的分别是曲线的曲率与挠率.参考文献:[1] 陈景良,陈向晖.《特殊矩阵》.第一版.清华大学出版社,2001:353-360[2] 程云鹏.《矩阵论》.第二版.西北工业大学出版社,1999:94.99,196-215[3] 王萼芳,石生明.《高等代数》.第三版.北京:高等教育出版设,2007:162-392[4] 周公度,段连运.《机构化学基础》.第4版.北京大学出版社,2009:79-187[4] 王立东主编《数学》.第一版.大连理工大学出版社,2008:63-74[5] 赵成大等《物质结构》.人民教育出版社. 1982:219-226[6] 强元棨,程嫁夫.《力学》上册.第一版.中国科学技术大学出版社:2005:332-53[7] 张焕玲等《一种求欧氏空间子空间的标准正交基的新方法》山东大学.1996.3.9卷(1)期:14-16[8] 刘钊南.《正交矩阵的作用》.湘潭师范学院学报.1987.11.16: 3[9] 陈少白.《空间曲线的刚体运动基不变量》. 武汉科技大学学报.2003.12.26卷(4)期:424-426[10] 刘国志.《欧氏空间子空间的标准正交基的全新方法—Givens变换法》.抚顺石油学院学报.1996.3.16卷(1)期:78-81致谢感谢父母,给了我生命,也让我懂得这世上什么是真情!当我们遇到困难的时候,会倾注所有一切来帮助我们的人是父母;当我们受到委屈的时候,能耐心听我们哭诉的人是父母.当我们犯错误时,能够毫不犹豫地原谅我们的人是父母;当我们取得成功的时候,会衷心为我们庆祝与我们分享成功的喜悦的,仍然是父母;而现在我们远在外地学习,依然牵挂着我们还是父母.感谢父母给予我爱,是您们让我感到骄傲与自豪!感谢老师,授予我知识!大学四年,不少老师给予我无微不至的关怀,这将成为我人生中难以忘怀的回忆.我不仅从您们身上学到许多专业知识,更多的是学到了为人处世的道理.在和您们的交流中,我对我的未来有了更好的规划.您们是我人生的航标,让我在迷茫时找到前进的方向;您们是我精神上的支柱,让我在困难时重新振作.大学四年,如果没有您们的博学知识,没有您们的倾注爱心,没有您们的谆谆善诱,我将不可能收获那么多.假如我能搏击蓝天,那是您们给了我腾飞的翅膀;假如我是击浪的勇士,那是您们给了我弄潮的力量;假如我是不灭的火炬,那是您们给了我青春的光亮!感谢帮助过我、教导过我的老师们,是您们,让我懂得给予与付出才是最重要的,是您们,让我明白做人就要不断进取,迎难而上,力争上游!本毕业论文是在我的导师XX的亲切关怀和悉心指导下完成的,她给我的论文提出了不少宝贵的意见;她严肃的科学态度,严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我.从课题的选择到项目的最终完成,XX老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持,在此谨向XX老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意.。

大学数学论文(5篇)

大学数学论文(5篇)

大学数学论文(5篇)高校数学论文(5篇)高校数学论文范文第1篇参与全国高校生数学竞赛除了上述的必要条件之外,还需具备四个充分条件:如何稳固参与预赛的人数、制定合理有效的培训内容、师资队伍的建设以及经费来源等。

首先,如何有效地组织高校生参与竞赛,可谓是四个条件中最重要的一项,也是下一节笔者所讨论的重点;另外,作为数学竞赛的主要内容:《高等数学》是工科类同学必修的基础理论课,《数学分析》、《高等代数》、《解析几何》等课程是数学专业的专业基础课。

这些是数学竞赛得以顺当开展的基础。

第三,调动部分高校专任的数学老师组成竞赛培训团队也是一项重要的环节,笔者将会在第三节做具体的讨论。

最终是竞赛活动经费,笔者认为可以从以下三个方面获得:第一方面,每所高校都会有专项的创新活经费,可以从今项经费中申请一部分;其次方面,各赛区的主办方会拔给每个学校一些经费;第三方面,适当地向参与培训的同学收取(或变相地收取)一部分。

这些经费主要用于:参与竞赛的同学报名费、培训老师的课时费和同学竞赛时的考试相关费用等。

基于上述分析,在一般高校开展数学竞赛培训以及组织同学参与全国高校生数学竞赛是完全可行的并具有实际意义的。

2一般高校同学现状分析为了吸引、鼓舞更多的同学参加数学竞赛活动,必需先了解现在一般高校本科生的生源现状及其学习状态。

不得不承认,全国高校自扩招以来,一般高校高校生的质量普遍下降。

主要缘由有两个:一是高校的教育已由精英式转为大众式;二是随着扩招的进行,大多数优质生源进入了985或211这样的重点高校,这样就导致一般高校中的优质生源比例相对削减。

限于优质生源比例小的问题,再加上数学理论繁杂与浅显,学习起来困难重重,多数同学在学习数学时会产生犯难心情从而心生畏惧。

还有小部分的同学在进校时数学基础就比较差,(或由此产生的)学习数学的乐观性很低。

还有一部分同学认为数学无实际用途,从主观上学习数学的爱好消极。

基于以上几点缘由加上一些来自一般高校教学条件的限制,许多高校生的实际数学水平较低,所引发的直接结果就是学习成果下降、考试分数偏低、补考人数增多,更有甚者一些同学由于数学不及格而无法毕业。

数学毕业论文

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数学毕业论文数学毕业论文(精选7篇)数学毕业论文篇1设计计划学是一门新兴的综合性边缘学科,它研究的是如何保证设计的优良度和高效性,以及如何指导设计的展开。

在设计需要科学计划这一概念已成为现代设计界共识的情况下,我国业界内部对设计计划学的认识与研究,还没有跟上设计发展需要的步伐。

针对我国设计教育现状,本书将就该学科的教学方面,提出一套科学的行之有效的设计计划方法。

以期为设计类学生深入理解设计,更好地掌握设计的方法提供必要的指导。

选题依据计划在今天已逐渐成为一门显学,大至国家事务,小至个人日常生活,社会各个领域都离不开计划,各类大大小小的成功项目,很大程度上都自觉或不自觉地导入,实施了相应的计划活动。

计划学的兴起是知识经济时代资源整合化的大势所趋。

而反映到艺术设计学的领域,我们可以发现,计划同样有极大的发展空间:如何设计,如何保证优良的设计,这都需要科学的调查研究,需要精准的分析定位,需要详实的设计依据,需要合理的组织安排,这些与我们通常理解的形式,风格的赋予层面的设计相异而相成的工作,就是设计计划的内容。

而如何正确进行设计计划,存在着一个方法论的问题。

在学科间的交叉融合成为当前学术主流的大环境下,设计计划应该可以打通各设计专业间的藩篱,为取得成功的设计提供行之有效的方法上的支持。

在设计先进国家,对设计计划方面已有一定程度的研究。

尤其在设计方法研究方面,已取得比较成熟的结果,出现了一些有效的方法,如技术预测法,科学类比法,系统分析设计法,创造性设计法,逻辑设计法,信号分析法,相似设计法,模拟设计法,有限元法,优化设计法,可靠性设计法,动态分析设计法,模糊设计法等。

这些方法侧重于不同的专业设计方向,而设计计划面临不同设计专业,更需要的是一种整合的灵活的解决问题的计划方法。

这就需要我们针对计划自身的学科特点,从现有的成型的方法群中进行提炼,总结出一套适应现在情况的设计计划方法来。

创新性及难度本文致力于从简明实效的角度,为设计计划人员提供易于操控,而且便于和各个专业设计师进行沟通、交流的方法。

(完整版)数学本科毕业论文1

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定积分中的几何直观方法与不等式的证明摘要:一些高指数的不等式,如果借助算术—几何均值不等式或者通过分解因式再进行放缩的话,一般都要分与进行讨论证明,往往证明起来很麻烦,若借助数学分析中的定积分来进行证明的话,会大大简化其证明工序,也很简单,灵活的选取合适的初等函数进行定积分,再求和会得到意想不到的效果。

关键词:高指数;不等式;算术—几何均值;定积分;数列1引言文 [1] 中给出了一个不等式:n 2( n 11)i 1 1()(1)2 n 1i田寅生对( 1)进行了指数推广,其结果是命题 1【2】设且,,,则有1 1 p1] n 1 1 1 p 1[( n 1)1 k p 1n 11 p k p 1 p(2)文 [2] 的证明方法是借助于算术—几何均值不等式,分与进行讨论证明,读者不难看出,不仅过程繁琐,而且对其证明思路难以把握。

文 [3] 中利用微分中值定理给出了它的另一种证法。

文 [ 4] 借助定积分的方法,给出了一种很自然的证明【4 】:命题 1的证明 【4 】 当,时,对于,有,即,两边取积分,得k 1 1p dxk 1 1k 1 1k(k 1) kx p dxkk p dx ,(3)即得1 1 [( k 1)1 p k 1 p ]1 (k 1) p1 pk p(4)对( 3)两边分别求和,即得11 pn 11 1 p1 [( n1)1]1 kp1 n11 pkp1 p(5)命题 1得证。

该证明方法简单自然,几何意义直观。

不等式(3)的几何意义是:如图 1,以为边的曲边梯形的面积介于两个矩形的面积之间,根据定积分的几何意义,即知上面不等式中三部分分别代表了它们的面积。

(图 1)在文 [5] 中,又把( 1)式推广为:命题 2【5】已知为等差数列且,公差,则2( a n 1n2( a n1 a 1 )a ia 1 )di 1da 1(6)其证明方法与文 [1] 本质上是一样的。

本文将借鉴 [ 4] 中方法,即利用定积分的几何直观方法,把有关结果作进一步的推广。

数学类本科毕业论文

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数学类本科毕业论文通过学习培养学生抽象概括问题的能力、逻辑推理能力、空间想象能力、运算能力,提高学生在数学方面的素质和修养,培养学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力。

下文是店铺为大家搜集整理的关于数学类本科毕业论文的内容,欢迎大家阅读参考!数学类本科毕业论文篇1浅谈游戏化教学在小学数学教学中的应用随着《新课程标准》改革的不断深入,传统的教学方式逐渐被淘汰,各种新型教学方法不断脱颖而出。

就小学数学教学而言,游戏化教学已经成为常用的新型教学模式,它通过游戏的方式,把学生带入具体的活动中,从而潜移默化地教会学生数学知识。

相较于传统枯燥的教学方式,游戏化教学能有效提高小学数学课堂的教学质量和学生的学习效率。

一、游戏化教学的优势及意义1.游戏化教学的优势游戏化教学改变了传统的课堂教学模式,更加符合小学生喜欢接受新东西的年龄特点。

玩是小学生的天性,要想让小学生学到更多的东西,使用强硬的手段、施加压力反而会适得其反,而如果在游戏过程中让学生去接受新的知识,则有利于激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性。

所以,在小学数学课堂教学过程中运用游戏化教学,能有效激活学生的思维,提高学生的学习效率。

传统的教学模式是把学生培养成一个听话、爱学习的好学生,从而得到教师和家长的喜爱。

在这种教育的影响下,学生变得听话了,但是思维却逐渐变得僵硬、死板,缺乏思考和创新能力,这些都是传统教育的弊端。

游戏化教学突破了传统教学的桎梏,注重培养学生的创新思维和能力,倡导学生在快乐中学习知识。

这种全新的教学理念更加符合当今社会对人才的需要,为培养社会所需的人才奠定了良好的基础。

2.游戏化教学的意义游戏化教学激发了学生学习数学的兴趣,在游戏中,每位学生都是主角。

通过游戏赢得胜利,赢得教师和同学们的掌声与赞美、赢得最好的名次,激发了学生数学学习的兴趣,帮助学生树立了正确的竞争意识。

在游戏化教学模式中,学生可以充分发挥想象力,自己创造游戏,从而培养学生的创新意识,提高创新能力。

数学本科毕业论文范例数学系本科毕业论文

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数学本科毕业论文范例数学系本科毕业论文数学本科毕业论文范例篇1试谈小学数学口算教学的有效策略口算,即在不借助任何计算工具的前提下,单纯依靠个体思维以及个体语言活动就能顺利计算出某道题结果的一种计算方法。

口算教学是目前数学教学中应用较为广泛的一种,在小学数学中渗透并推广口算教学是新课改的要求,具有重要意义。

新课改明确规定小学数学教师应特别注重对学生估算、口算能力的培养,通过口算、估算锻炼学生思维,提升学生的数学综合能力。

但是纵观当下小学数学教学,口算教学并不乐观,学生的口算能力逐渐下降,故优化口算教学势在必行。

一、有意识激发小学生数学口算的兴趣小学生独特的生理和心理特征使其对外界的事物充满好奇,但兴趣来得快,去得也快,故如何激发和保持兴趣是教师应关注的话题。

一开始小学生可能会对口算感兴趣,并能在教师的引导下愉快地口算,但久而久之,兴趣会逐渐减退,甚至消磨殆尽。

鉴于此,数学教师应多途径、有意识地激发与保持小学生的口算兴趣。

当然,兴趣的激发离不开灵活多变的教学方式与丰富多彩的教学内容。

第一,教师可利用多媒体创设趣味情景,激发学生口算兴趣。

第二,可以将趣味故事融入口算教学。

第三,可以通过开展情景游戏或者进行小竞赛激发学生兴趣。

例如,在苏教版三年级数学上册《两、三位数乘一位数》的教学中,为了唤起学生口算的兴趣,教师可以为学生编制小故事:小熊和妈妈踏春旅游途中意外地被一道五彩门所困,看门精灵说如果小熊可以口算出“18某6”便可以放行,你能帮助小熊吗这样的故事能充分激发学生的兴趣,激励其迎接挑战。

再如,教师可以让小组成员进行口算大赛,题目为“125某4=111某8=269某3=”可以将全班学生分为四个小组,并挑选四个小组成员代表在黑板上进行口算比赛,看看哪个小组成员可以又快又准确地口算出答案。

二、口算教学要实现与生活实践的融合口算可锻炼学生思维。

小学生思维较为活跃,通过口算可以使其充分利用活跃的思维进行学习、思考,为日后开展高难度的数学思维活动奠定基础。

数学专业本科毕业论文--矩阵求逆的若干方法

数学专业本科毕业论文--矩阵求逆的若干方法

数学专业本科毕业论文--矩阵求逆的若干方法矩阵求逆摘要本文在借鉴参考文献的基础上,对高等代数学这门课程中的一些有关矩阵求逆的内容简要地进行了分析、研究和总结。

笔者在参考的各种不同版本的教材中发现,大多教材给出矩阵的求逆的方法无非三种,即:定义法,初等变换法,伴随矩阵法。

其中初等变换包括初等行变换和初等列变换。

这三种方法虽然在大多情况下都能很好解决问题,但有时候使用这些方法就会显得很繁琐。

比如,对于阶数大于4的矩阵我们用初等变换和伴随矩阵就会显得很麻烦,而且容易出错。

本文在这里详细讨论了6种逆矩阵的求解方法,首先介绍了常用的那三种矩阵求逆方法,而且对于初等变换法,本文做了进一步的探讨,给出了同时初等行变换与列变换法。

然后又介绍了分块矩阵法、分解矩阵法、Hamilton-Caylay定理法等方法,其中分块矩阵法中又包括三角矩阵的分块求逆法和非三角矩阵的分块求逆法。

本文对于每一种方法不仅给出了这些方法的理论依据并给出了具体应用,有的还给出了具体方法步骤,就是为了使读者明白各种方法的特点,在使用的时候能够选择合适的方法进行快速解题。

关键字逆矩阵;初等变换;伴随矩阵;分块矩阵;Hamilton-Caylay定理Six methods to find inverse matrixAbstract In this paper, on the basis of reference, some relevant content of the inverse matrix in the course of higher algebra is analyzed, researched and summarized briefly. There are only three methods of inverse matrix in most different teaching materials referred. The methods are definition method, adjoint matrix methodand elementary transformation method. The elementary transformation method Includes elementary row transformation and elementary column transformation. Though the three methods can well solve problem in most cases, sometimes these methods will appear very complicated. As for the matrix whose rank is more than four, if we use adjoint matrices or elementary transformation, it will be very troublesome, and error-prone. Six kinds of inverse matrix solution was discussed in this paper in detail. Firstly we introduces the three frequently-used methods, and also makes a further discussion for elementary transformation method, giving elementary row transform and column transform method. Then this paper introduces the partitioned matrix method, the decomposition of matrix method, Hamilton - Caylay theorem method. The partitioned matrix method includes the partitioned matrix method of triangle matrix and the partitioned matrix method of common matrix. In this paper every method not only includes the theoretical basis and the specific application, but also includes the concrete steps, the purpose is to make the reader understand the characteristics of every methods, and can choose appropriate methods to solve problems quickly. Keywords Inverse matrix; elementary transformation;adjoint matrix; partitioned matrix; Hamilton-Caylay theorem矩阵理论是线性代数的一个主要内容,也是处理实际问题的重要工具,而逆矩阵在矩阵的理论和应用中占有相当重要的地位。

数学系优秀毕业论文(通用12篇)

数学系优秀毕业论文(通用12篇)

数学系优秀毕业论文(通用12篇)数学系优秀毕业论文(通用12篇)难忘的大学生活将要结束,同学们毕业前都要通过最后的毕业论文,毕业论文是一种有计划的检验学生学习成果的形式,那么问题来了,毕业论文应该怎么写?下面是小编精心整理的数学系优秀毕业论文(通用12篇),欢迎大家分享。

数学系优秀毕业论文篇1摘要:《数学课程标准》指出:数学的知识、思想和方法必须由学生在现实的数学实践活动中理解和发展,而不是单纯地依靠教师的讲解去获得。

因此,教师要以学生的生活和现实问题为载体和背景,以学生的直接体验和生活信息为主要内容,把教科书中的数学知识巧妙而灵动地转化为数学活动。

关键词:应用数学;走进生活;数学活动《义务教育数学课程标准》指出:数学的知识、思想和方法必须由学生在现实的数学实践活动中理解和发展,而不是单纯地依靠教师的讲解去获得。

因此,教师要以学生的生活和现实问题为载体和背景,以学生的直接体验和生活信息为主要内容,把教科书中的数学知识巧妙而灵动地转化为数学活动。

引领学生通过自主探究、合作交流等实践活动,发现、理解、掌握数学知识,并在运用所学知识解决实际问题的过程中形成技能,提升能力。

下面结合自己的教学实践,谈几点粗浅做法与思考。

一、走进生活,应用有价值的数学知识数学来源于生活,离开了生活,数学将是一片死海,没有生活的数学是没有魅力的。

同样,生活离开了数学,那将是一个无法想象的世界。

因此,在教学中,应从学生的生活经验和已有知识出发,巧妙创设真实的生活场境,提供大量的数学信息。

这样,既让学生感受到了数学与生活的密切联系,又彰显了数学鲜活的生命力,促使学生萌生主动运用数学解决实际问题的意识。

(一)课前调查,萌发应用意识教师要善于把日常生活中遇到的问题呈现在学生面前,引领学生用数学的眼光观察生活,为数学知识的学习收集素材,让学生在生活的每个角落都感受到数学的存在,切实体会到数学渗透在我们生活的方方面面,促使学生自觉地将数学与生活联系起来,萌发应用意识。

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本科数学专业毕业论文和中学数学相比较,大学数学内容多,抽象性和理论性强,很多学生对于大学数学的学习不能适应。

下面是店铺为大家整理的本科数学专业毕业论文,供大家参考。

本科数学专业毕业论文范文一:大学数学数学文化渗透思考摘要:大学教育中非常重要的一门基础学科就是数学,学好数学有利于大学生培养逻辑思维能力,提高创新意识。

在大学数学教学中渗透数学文化,能够让大学生对于数学知识有更加深刻的理解,激发大学生探究数学知识的兴趣,在学习中发现数学的乐趣,养成用严谨的态度看待周边的事物,为大学生今后步入社会做好准备。

关键词:大学数学;教学;渗透;数学文化一、数学文化的具体含义数学文化是指数学的思想、精神、观点、语言以及它们的形成和发展,还包含了数学家、数学史、数学教育和数学发展中的数学与社会的联系,数学与各种文化的关系等。

我国数学文化最早在孙小礼和邓东皋等人共同编写的《数学与文化》中被提及,这本书浓缩了许多数学名家的相关理论学说,记录了从自然辩证法角度对数学文化的思考。

数学不单单是一种符号或者是一种真理,其内涵包含了用数学的观点来观察周边的现实,构造数学模型,学习数学语言、图表和符合的表示,进行数学的沟通。

数学文化可以在具体的数学理念和数学思想、数学方法中揭示内涵。

数学从本质上与文学的思考方式是共通的,数学文化中的逻辑思维、形象思维、抽象思维等在文学思考方式中也有体现。

但是数学文化与其他文化相比较,也有其本身的独特性。

数学在历史发展的长河中不断改变和融合,现在已经成为世界上的一种通用语言,不再受到不同国家文化、语言的束缚,受到了各国人民的推崇和发展,数学文化利用科学的方式对人类生活中的其他文化的本质进行了深刻的揭示,是其他文化发展的基础。

二、教学中渗透数学文化的意义大学数学中综合了物理、计算机、电子等知识,教学课程包含了高等数学、线性代数、概率论与数理统计等,大学开展数学课程符合时代的发展潮流。

在大学数学教学中渗透数学文化,能够使学生在对数学进行系统化的学习之前,充分理解数学文化的内涵,发现数学文化与其他各种文化间的紧密联系,使大学生能够在数学教学的学习中提高数学学习能力,发展独立发现问题和解决问题的能力,开发大脑的潜能,树立正确的数学学习观念,通过学生深入了解数学的内容,从不同的角度对数学人文、科学方面等知识进行分析和理解。

对于增强学生全方面的能力有着重要的意义。

三、加强数学文化渗透的方式1.加强数学文化教学大学数学教师应当加强对学生的数学文化教学,对于学生的数学解题思维进行培养,在数学课程教学中逐渐渗透数学文化的魅力,将数学文化具体融入教师的教学中,增强学生对于数学文化的了解,激发学生学习数学的积极性,提高学生发现问题、解决问题的能力。

在大学数学教学实践中,教师也应当加强自身对于数学文化的理解,转变传统的教学方式,在数学教学中不仅要重视对学生数学知识的教学,还要重视起对学生数学思维能力的教学,结合学生的实际数学学习情况,由浅入深对学生灌输数学知识,将数学文化与数学教学系统化的整合,逐步提升学生的数学学习和解题的技能,鼓励学生之间相互学习、相互竞争,在合作和竞争中学习数学知识、锻炼数学技能,发挥学生学习的主观能动性,改变过去教师讲学生听的教学模式,使学生能够主动学、主动问,从而使学生的数学成绩能够不断提升。

2.丰富教师教学方式大学数学教师应当不断丰富教学方式,利用多种教学手段,使学生能够更好地接受数学文化,学习数学知识。

数学作为理科学科相对于文科学科学习起来更难也更枯燥,许多数学公式和定义比较复杂,不利于学生的记忆和理解,因此大学数学教师可以充分发挥数学文化教学的优势,增加数学教学课堂的趣味性,通过多媒体为学生播放一些和课本内容相关的视频,加深学生的数学学习记忆,在数学知识的教学前可以先用数学文化当作铺垫,吸引学生的注意力,使数学的学习不再枯燥,为学生的数学学习营造出轻松愉快的氛围。

例如,某大学数学教学中,教师利用多媒体为学生播放了线性代数的相关图片,为学生解释了矩阵的概念、基本运算、矩阵的初等变换与矩阵的秩、逆矩阵和线性方程组解的判定,结合学生的实际生活进行举例,“A 城市是所有大学学生毕业后向往的城市,而B城市则因为经济落后成为大学学生毕业后都想走出去的城市,假设B城市中每年有35%的人来到了A城市,而A城市每年仅有15%的人来到B城市,A城市的人口总共有1000万,B城市的人口有600万,两个城市的人口总数不变的情况下,5年后A城市和B城市的人口分别有多少,在很多年以后,两个城市人口的分布是否会出现稳定的一个状态?”该案例激发了学生对于线性代数学习的积极性,有效地提高了学生在数学课堂上学习的效率。

3.增加数学文化课程各大学在数学课程设计上可以结合学生的实际情况,适当增加数学文化课程,加强学生对于数学文化内涵的学习,使学生能够形成系统化的数学学习理论体系。

例如,某大学在结合学生实际课程情况的基础上,增加了数学历史的课程,使学生了解了古代埃及数学的成就主要来源于纸草书、《九章算术》中的“阳马”指的是棱锥、射影几何产生于文艺复兴时期的绘画艺术、“非欧几何之父”的数学家是罗巴切夫斯基、最早使用“函数”术语的数学家是莱布尼茨、积分学早于微分学出现等等相关的数学历史知识,促使学生能够完善自身的数学学习,详细了解了数学相关历史和发展情况,拓展了学生的知识层面,加深了学生对于数学的理解,使学生在大学数学课堂上能够更好地配合教师的教学。

参考文献:[1]陈朝坚.大学数学教学中渗透数学文化的途径[J].开封教育学院学报,2014[2]陈朝坚.在大学数学教学中渗透数学文化的思考[J].湖北成人教育学院学报,2013[3]陈旭梅.浅谈数学文化在大学数学教学中的渗透[J].长春理工大学学报,2011本科数学专业毕业论文范文二:数学教学创设问题情境分析一、创设生活化情境,但不可失去知识性有些教师割裂了数学教学与生活的联系,一味地将知识抛给学生,学生不能从自己的认知背景出发学习新知,感到知识枯燥乏味,缺乏学习的兴趣。

在数学教学中,教师要通过创设生活化情境,让学生感受到数学知识在实际生活中的应用,提高将实际问题抽象成数学模型的能力。

例如,在讲“黄金分割”时,教师可以创设情境:报幕员应站在舞台的什么地方报幕最佳?高清液晶电视的屏幕为什么要设计成16∶9?教师引入生活化的教学情境,能够激发学生的学习兴趣,让他们保持积极的心理状态投身到探究之中。

良好的现实情境可以为学生搭建新旧知识的桥梁,有利于学生正确理解数学知识产生的背景,深化学生的数学应用意识。

但有些教师为“生活”而“生活”,而忽视了本身应有的“知识性”,在创设情境上花费了大量的时间,表面上看课堂气氛活跃,但教学活动却远离了数学,背离了教学的初衷。

教师要根据教学内容的需要,创设生活化情境,这是联系新旧知识的纽带,能够帮助学生打开思维的闸门,让学生感受到数学源于生活,服务于生活。

二、要超越教材,但不可轻视教材在传统教学中,教师囿于教材,难以走出教材的“框框”,不敢越雷池半步,照本宣科,课堂气氛沉闷,学生感受不到学习的快乐。

数学教学内容要源于教材,超越教材,要学会“用教材教”,要具有跳出来的智慧,对教材进行补充、重组,教材为学生所用,所选素材要贴近学生的“最近发展区”。

例如,在讲“一元二次方程”时,教师可以结合创建现代化教育学校的实际情况,对教材引入改编如下:我校为创建现代化教育学校,丰富校园文化氛围,需设计一座2m高的人体雕塑,为达到最佳视觉效果,要求腰以上部分的高度与全部高度的乘积等于腰以下部分高度的平方,求雕像下部分的高度。

有些教师轻视教材,认为考试也不会考课本上的例题,没必要对教材上的习题进行挖掘。

教材凝聚着专家学者的智慧,以苏科版教材为例,无论是观察、思考、实践、操作、练习等都应成为数学的重要资源。

教师应结合实际,对教材进行适当取舍,真正达到“用教材教”。

三、强调合作,但不能弱化思考在数学学习中,学生面对难点、困惑点、易错点进行合作交流,能彼此分享经验,相互沟通情感,解决学习中的困惑,实现共同提高。

在合作学习中,学生摆脱独生子女缺乏协作意识、独自为阵的弊病,加强了学生之间的交往,通过相互启发、相互讨论、不断生成、不断构建,从而创造性地完成学习过程。

但有些教师一味地强调合作学习,不论问题是否经过思考、不论问题的难度是否适合,凡问题必合作,失去了创设问题情境的价值。

例如,在讲“二次函数y=a(x-h)2+k”时,学生已学习了二次函数的基本概念及y=ax2的图象和性质,教师应设法调动学生的积极性,引导他们探究二次函数y=a(x-h)2+k的性质。

教师要先复习y=ax2的图象的开口方向、对称轴、顶点坐标等性质,然后提出问题:函数y=-2(x+3)2-1是二次函数吗?它的图象是抛物线吗?它的开口方向、对称轴及顶点坐标分别是什么?让学生合作完成。

如果学生缺失了独立思考、自主探究的过程,在学习中思维就不可能深入。

教师应让学生通过绘制此函数图象,在画图的基础上探究出其性质,在遇到困惑的过程中由小组讨论解决。

四、问题情境要联系教材,也要贴近学生的认知水平教师不仅要在研读教材、分析目标的基础上创设问题情境,还要在通过访谈、提问、批改等了解学生的认知水平,提出的问题要贴近学生的“最近发展区”,让他们跳一跳就能摘到桃。

只有这样,学生在亲历体验的过程中,才能有成功的愉悦、失败的艰辛体验,才能让每一个学生都能得到发展。

例如,在讲“一次函数的图象与性质”时,教师为让学生探究一次函数图象所具有的性质,让学生画出y=2x、y=2x+1、y=-2x、y=-2x-1的函数图象,让他们思考:(1)一条直线最少可以由几个点确定?(2)可以取直线上的哪两个最简单、易取的点?学生经过思考,不难发现选取(0,0),(1,k)两点较为简单。

五、总结总之,数学问题情境的创设的背后蕴涵着诸多需要学习和实践的内容,教师要摆脱认识肤浅、实践盲区的问题,让“没有最好,只有更好”成为教师的不懈追求。

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