Challenges in Geometry

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出版者:Oxford Univ Pr
作者:Bradley, Christopher J.
出品人:
页数:217
译者:
出版时间:2005-4
价格:$ 62.15
装帧:Pap
isbn号码:9780198566922
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 几何证明题
  • Geometry
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具体描述

The International Mathematical Olympiad (IMO) is the World Championship Mathematics Competition for High School students and is held annually in a different country. More than eighty countries are involved. Containing numerous exercises, illustrations, hints and solutions, presented in a lucid and thought-provoking style, this text provides a wide range of skills required in competitions such as the Mathematical Olympiad. More than fifty problems in Euclidean geometry involving integers and rational numbers are presented. Early chapters cover elementary problems while later sections break new ground in certain areas and are a greater challenge for the more adventurous reader. The text is ideal for Mathematical Olympiad training and also serves as a supplementary text for students in pure mathematics, particularly number theory and geometry. Dr Christopher Bradley was formerly a Fellow and Tutor in Mathematics at Jesus College, Oxford, Deputy Leader of the British Mathematical Olympiad Team and for several years Secretary of the British Mathematical Olympiad Committee.

《几何的迷人探索:超越基础的思考》 本书并非一本详述平面几何或立体几何基础定理的教科书,也非罗列枯燥数学公式的证明集。相反,《几何的迷人探索:超越基础的思考》旨在引领读者踏上一段深度探索几何学引人入胜的旅程,揭示其在不同领域中隐藏的奥秘和非凡的应用。《几何的迷人探索》聚焦于那些超越标准教材范畴的几何概念,鼓励读者跳出固有思维模式,以更广阔的视角审视空间、形状与结构。 本书的开篇,我们将深入探讨非欧几里得几何的奇妙世界。读者将了解到,我们习以为常的欧几里得几何并非描述宇宙万象的唯一模型。我们将逐步介绍双曲几何和椭圆几何,阐释平行公理的独立性及其对几何体系的颠覆性影响。通过丰富的图示和直观的类比,我们将看到弯曲空间中三角形内角和的变化,以及直线在这些空间中的奇特表现。我们将追溯这些非欧几何思想的产生历程,了解它们如何挑战了几个世纪以来的数学权威,并最终为爱因斯坦的相对论提供了重要的理论基础。本书会生动地描绘这些抽象概念如何影响我们对宇宙结构的理解。 随后,我们将目光转向拓扑学,这个被誉为“橡皮纸几何”的学科。拓扑学关注的是图形在连续变形(拉伸、弯曲,但不撕裂或粘合)下保持不变的性质。本书将从最基本的概念入手,例如连通性、洞的数量以及不同形体之间的同胚关系。我们将探讨著名的“柯尼斯堡七桥问题”,并将其推广到更复杂的网络结构分析。通过对莫比乌斯带、克莱因瓶等经典拓扑学对象的深入剖析,读者将领略到几何学在不同维度和不同形变下的深刻洞察力。本书还会涉猎一些现代拓扑学在数据分析、材料科学以及计算机科学中的前沿应用,展示其强大的理论指导意义。 接着,我们将展开对计算几何的探索。随着计算机技术的飞速发展,几何学不再仅仅是纸上谈兵的理论。计算几何致力于研究如何用算法来解决几何问题,包括图形的表示、交点计算、凸包的构建、多边形剖分等等。本书将介绍一些核心的计算几何算法,如扫描线算法、分治法在几何问题中的应用,以及 Delaunay 三角剖分等重要概念。我们将看到这些算法如何驱动计算机图形学、机器人路径规划、地理信息系统以及生物信息学等领域的进步。本书将通过简明的伪代码和流程图,帮助读者理解这些算法的运作原理,并体会到算法的优雅与高效。 此外,《几何的迷人探索》还将深入研究离散几何。与连续的几何对象不同,离散几何研究的是由点、线段、多边形等离散元素构成的几何结构。我们将探讨点集的结构分析,例如 Voronoi 图和 Delaunay 三角剖分在点分布模式识别中的作用。本书还会涉及一些关于多面体、镶嵌以及晶体结构的离散几何理论,这些理论在组合数学、材料科学和计算机辅助设计等领域扮演着至关重要的角色。我们将看到,即使是看似简单的离散元素,也能构建出复杂而富有规律的几何体系。 本书还将触及微分几何的入门概念,但并非聚焦于复杂的张量分析。我们将侧重于理解曲线和曲面的局部性质,例如曲率的概念。通过对曲率的直观解释,读者将理解为什么不同的曲线和曲面在局部区域会有不同的弯曲程度。我们将探讨高斯曲率和平均曲率,以及它们如何揭示曲面的内在几何特性。我们将看到这些概念如何应用于物理学,例如描述时空的弯曲,以及在工程学中用于设计具有特定形状和力学性能的物体。 最后,本书将展望几何学在新兴技术中的作用。我们将探讨三维打印技术如何依赖于精确的几何模型,以及计算机视觉如何通过分析图像中的几何信息来理解三维世界。本书还会简要介绍一些与几何学密切相关的领域,例如计算拓扑学,它将拓扑学的思想与计算方法相结合,用于分析高维数据。同时,我们也会提及几何深度学习,它正在将几何学的原理融入神经网络的设计中,以处理和理解结构化数据。 《几何的迷人探索:超越基础的思考》旨在激发读者对几何学的持久兴趣,展示其跨越学科界限的强大生命力和无限可能性。它是一次智力上的冒险,邀请所有对空间、形状和结构之美充满好奇的读者,一同去发掘几何学隐藏的深度与广度。本书不会提供现成的答案,而是鼓励读者进行批判性思考,并自行探索几何学的迷人世界。

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目录信息

读后感

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用户评价

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从装帧和印刷质量来看,这本书的制作水平相当不错,纸张的触感厚实,字体排版疏朗有致,确保了长时间阅读的舒适度。然而,让我感到略微遗憾的是,在涉及一些关键的、需要视觉辅助才能真正理解的复杂几何构造时,插图的数量和精细度似乎略显不足。虽然作者在文字描述上极尽其能事,试图用语言弥补视觉的缺失——比如他对“莫比乌斯带”的拓扑翻转过程的描述,几乎达到了文学性的高度——但对于一些涉及高维投影或者复杂交错曲面的解释,一张清晰的、带有标注的图示往往胜过千言万语。我不得不频繁地在电脑上搜索相关的动态演示或专业的几何图形来辅助理解,这无疑打断了阅读的沉浸感。我理解,出版成本和知识产权的考量可能是限制插图数量的原因,但对于一本深度聚焦于几何学的书籍而言,视觉材料的质量和数量直接决定了信息的传递效率。希望在未来的再版中,能看到更多高质量的、能与文字完美契合的视觉辅助内容。

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这本书的语言风格变化多端,这大概是它最富有个性的地方了。在阐述基础几何原理时,作者的语气严谨、逻辑链条清晰,仿佛一位经验丰富的大学教授在进行精确的课堂讲授,每一个术语的定义都无可挑剔,确保了概念的精确无误。然而,在探讨那些尚未完全解决的前沿问题,或者回顾历史上的几何学争论时,作者的语言立刻变得富有激情,充满了个人化的洞察和充满思辨色彩的提问。他时而像一个浪漫的探险家,描绘着数学未知领域的壮丽景象;时而又像一位怀疑论者,对那些被奉为圭臬的“真理”提出尖锐的质疑。这种风格的快速切换,使得阅读体验充满了活力,避免了纯粹学术论著的枯燥。它成功地向读者展示了,几何学并非是冰冷凝固的教条,而是一个充满生命力、不断被挑战和重塑的动态知识领域。这种张弛有度的叙事节奏,让我在享受知识深度的同时,也体验到了探索真理过程中的那种激动人心的不确定性。

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我必须承认,我期待的是一本能帮我迅速解决某个特定研究瓶颈的工具书,一本充满了新颖定理和计算技巧的宝典。然而,这本书呈现出的气质完全不同,它更像是一部哲学散文,只不过它的主题是空间本身。整本书的笔触极其细腻,对一些经典几何学难题的讨论,与其说是提供答案,不如说是深入挖掘了提出问题的“动机”和“意义”。举个例子,当谈及射影几何时,作者并未过多纠缠于透视变换的矩阵运算,反而花了大量篇幅去探讨人类视觉系统如何构建三维世界的认知模型,以及为什么古希腊人会如此执着于完美图形的构建。这种对“为什么”的执着,使得阅读过程充满了智力上的愉悦感,但对于那些急需快速解题的实战派来说,可能会觉得节奏稍慢,有些“不着边际”。它要求读者慢下来,去品味每一个概念背后的历史沉淀和逻辑演进。我甚至觉得,这本书更适合在冬日的壁炉旁,配上一杯热茶,而不是在考前紧张复习时翻阅。它不是一本帮你“赢”的指南,而是一本帮你“理解”的伙伴,引导你重新审视你认为理所当然的空间规则。

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这本书,坦白说,拿到手时我心里是有点忐忑的。封面设计简洁到近乎朴素,没有那些花哨的插图或夸张的标题,这让我想起那些真正硬核的学术专著。我原本以为它会是一本晦涩难懂的纯理论集合,充斥着我大学时代就头疼不已的欧几里得证明和复杂的拓扑结构。然而,翻开第一章,那种感觉立刻烟消云散了。作者显然非常懂得如何引导读者,他没有一上来就抛出那些令人望而生畏的公理系统,而是从一些看似寻常却又引人深思的空间问题入手。比如,书中对“最短路径”在非欧几里得空间中的探讨,不仅仅是公式的堆砌,而是通过一系列精妙的类比,将抽象的测地线概念具象化到我们日常可以想象的场景中。阅读的过程中,我发现自己不再是被动地接收知识,而是在跟随作者进行一场思维探险。那些原本以为只能存在于高维数学模型中的概念,被巧妙地拉回到了可以触摸、可以感知的层面。对于那些对几何学抱有敬畏但又渴望深入了解的业余爱好者来说,这简直是福音。它成功地搭建了一座桥梁,连接了基础直觉与高等抽象之间的鸿沟,让我对几何学的整体框架有了一个更为清晰和立体的认识。这种循序渐进、充满人文关怀的叙事方式,是许多同类书籍所缺乏的。

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这本书的结构安排非常具有欺骗性。它开篇看似松散,涉及的概念似乎也比较宽泛,从平面图形的美学比例到空间曲率的宏观影响,主题跳跃性较大,这让习惯了线性知识推进的读者可能会感到一丝困惑。我刚开始阅读时,也曾疑惑作者的最终落脚点在哪里。但坚持读到中段,那些看似独立的章节开始像磁铁一样相互吸引、相互印证。作者高超之处在于,他使用了一种类似“螺旋上升”的叙事手法,每一个概念的重新出现都不是简单的重复,而是带着更深层次的理解和更广阔的应用背景。例如,早期介绍的对称性概念,在后面讨论到晶体结构和分形几何时,被赋予了全新的物理和数学意义。这种后设的联系构建,要求读者必须保持高度的专注力,去捕捉那些微妙的指代和潜在的关联。一旦你掌握了这种内在的逻辑线索,整本书的知识体系便豁然开朗,形成一个坚固而优雅的整体结构。这种设计显然是经过深思熟虑的,旨在培养读者进行跨领域、多层次思考的能力,而非仅仅记忆孤立的事实。

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