скачать РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ МАТЕМАТИКИ, ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ КАФЕДРА АЛГЕБРЫ И МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ЛОГИКИ ПЛАТОНОВ М. Л. АЛГЕБРА И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЕ ПОДГОТОВКИ – 230700.62 «ПРИКЛАДНАЯ ИНФОРМАТИКА» ^ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 2011 ПЛАТОНОВ М. Л. АЛГЕБРА И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ЛОГИКА. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения по направлению подготовки 230700.62 «Прикладная информатика» и профилю подготовки «Прикладная информатика в экономике». Тюмень, 2011. 35 стр. Рабочая программа дисциплины составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и ООП ВПО по направлению и профилю подготовки. Рабочая программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Алгебра и математическая логика [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk3.utmn.ru, свободный. Рекомендовано к изданию кафедрой алгебры и математической логики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
© Тюменский государственный университет, 2011 © Платонов М. Л., 2011
Предметом изучения дисциплины являются основные понятия и методы алгебры и теории чисел. Работа над материалом учебной дисциплины «Алгебра и математическая логика» позволяет реализовать следующие цели и задачи: ^ Цели преподавания учебной дисциплины «Алгебра и математическая логика» можно сформулировать следующим образом:
^ Основными задачами изучения дисциплины являются:
Дисциплина «Алгебра и математическая логика» принадлежит к числу дисциплин математического и естественнонаучного цикла 2-ой базовой части ФГОС ВПО по направлению 230700.62 «Прикладная информатика». Материал дисциплины «Алгебра и математическая логика» является обязательным материалом для изучения при подготовке бакалавров по направлению 230700.62 «Прикладная информатика» и непосредственно связан с материалами других дисциплин математического и естественнонаучного, профессионального циклов таких, как математический анализ, дискретная математика, информатика и программирование, теория вероятностей и математическая статистика, физика, исследование операций и методы оптимизации, математическое и имитационное моделирование, основы вычислительной математики. Знания, умения и навыки, полученные студентами в результате усвоения материала учебной дисциплины «Алгебра и математическая логика», могут быть использованы во всех видах деятельности в соответствии с федеральным государственным образовательным стандартом и основной образовательной программой высшего профессионального образования по направлению подготовки 230700.62 «Прикладная информатика».
В результате изучения дисциплины “Алгебра и математическая логика” математического и естественнонаучного цикла по направлению подготовки 230700.62 “Прикладная информатика” с квалификацией (степенью) “бакалавр” в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности, указанными в ФГОС ВПО, должен обладать следующими компетенциями: ^ :
^ :
^ В результате освоения материала учебной дисциплины «Алгебра и теория чисел» студент должен знать:
уметь:
владеть:
Дисциплина изучается в 1-ом семестре. Форма промежуточной аттестации – экзамен. Общая трудоёмкость дисциплины составляет 4 зачётных единицы – 144 часа аудиторных занятий, в том числе:
^
^
^
Тема №1.1.1. Матрицы и детерминанты. Определение матрицы. Виды матриц. Основные операции над матрицами. Основные законы алгебры матриц. Понятие о линейной зависимости строк или столбцов матрицы. Перестановки и транспозиции. Детерминант n-го порядка. Свойства детерминантов. Миноры и алгебраические дополнения. Разложение детерминанта по элементам срок или столбцов. Тема №1.1.2. Системы линейных уравнений. Системы уравнений с двумя и тремя неизвестными. Системы n линейных уравнений с n неизвестными. Ранг матрицы. Произвольные системы линейных уравнений. Однородные системы линейных уравнений. Метод Гаусса. Тема №1.2.1. Линейные пространства и преобразования линейных пространств. Определение векторного (линейного) пространства. Размерность и базис. Изоморфизм линейных пространств. Переход к новому базису. Подпространства линейного пространства. Пересечение и сумма подпространств. Определение аффинного пространства. Введение координат в аффинном пространстве. Переход к новой системе координат. Линейные многообразия. k-мерные плоскости в аффинном пространстве. Выпуклые множества в аффинном пространстве. Определение и примеры линейных преобразований. Операции над линейными преобразованиями. Переход к новому базису. Прямоугольные матрицы. Ранг и дефект линейного преобразования. Невырожденное линейное преобразование. Инвариантные подпространства. Собственные векторы и собственные значения линейного преобразования. Тема №1.2.2. Евклидово пространство и линейные преобразования в евклидовом пространстве. Скалярное произведение. Ортонормированный базис. Ортогональное дополнение. Евклидово (точечно-векторное) пространство. Преобразование, сопряженное к данному. Самосопряжённое преобразование. Ортогональное преобразование. Произвольное невырожденное линейное преобразование. Комплексное линейное пространство. Тема №1.2.3. Билинейные и квадратичные формы. Линейная функция и линейная форма. Билинейная функция. Билинейная и квадратичная формы. Приведение квадратичной формы к сумме квадратов. Закон инерции квадратичных форм. Определённые формы. Билинейные и квадратичные формы в евклидовом пространстве. Тема №1.2.4. Аффинные и точечные пространства. Аффинное пространство. Плоскости в аффинном пространстве. Различные способы их задания. Пересечение плоскостей. Их взаимное расположение. Линейные функции на аффинном пространстве. Выпуклые многогранники. Аффинные отображения аффинных пространств. Закон преобразования коэффициентов. Классификация движений. Линии второго порядка на плоскости. Поверхности второго порядка в трёхмерном пространстве. Тема №1.2.5. Основные алгебраические структуры. Примеры групп. Определение группы. Группы преобразований. Подгруппа. Изоморфизм групп. Группы преобразований плоскости. Разложение группы по подгруппе. Нормальный делитель. Фактор-группа. Нормальные делители группы преобразований евклидовой плоскости и соответствующие им фактор-группы. Определение кольца и поля. Кольцо полиномов. Поле комплексных чисел. Тема №1.3.1. Логика высказываний. Исчисление высказываний. Высказывания и операции над ними. Формулы алгебры высказываний. Тавтологии алгебры высказываний. Логическая равносильность формул Нормальные формы для формул алгебры высказываний. Логическое следование формул. Приложение алгебры высказываний к логико-математической практике. Булевы функции. Булевы функции от одного, двух и n аргументов. Системы булевых функций. Некоторые приложения булевых функций. Формализованное исчисление высказываний. Система аксиом и теория формального вывода. Полнота и другие свойства формализованного исчисления высказываний. Независимость системы аксиом формализованного исчисления высказываний. Тема №1.3.2. Логика предикатов. Исчисление предикатов. Основные понятия, связанные с предикатами. Логические операции над предикатами. Кванторные операции над предикатами. Формулы логики предикатов. Равносильные преобразования формул и логическое следование формул логики предикатов. Проблемы разрешения для общезначимости и выполнимости формул. Некоторые приложения логики предикатов к логико-математической практике. Формализованное исчисление предикатов.
Тема №1.1.1. Матрицы и детерминанты. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Основные операции над матрицами. Линейная зависимость строк или столбцов матрицы. Перестановки и транспозиции. Детерминант n-го порядка. Свойства детерминантов. Миноры и алгебраические дополнения. Разложение детерминанта по элементам срок или столбцов. Тема №1.1.2. Системы линейных уравнений. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Системы уравнений с двумя и тремя неизвестными. Системы n линейных уравнений с n неизвестными. Ранг матрицы. Произвольные системы линейных уравнений. Однородные системы линейных уравнений. Метод Гаусса. Тема №1.2.1. Линейные пространства и преобразования линейных пространств. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Векторные (линейные) пространства. Размерность и базис. Переход к новому базису. Подпространства линейного пространства. Пересечение и сумма подпространств. Аффинные пространства. Координаты в аффинном пространстве. Переход к новой системе координат. Линейные многообразия. k-мерные плоскости в аффинном пространстве. Выпуклые множества в аффинном пространстве. Примеры линейных преобразований. Операции над линейными преобразованиями. Переход к новому базису. Ранг и дефект линейного преобразования. Невырожденное линейное преобразование. Инвариантные подпространства. Собственные векторы и собственные значения линейного преобразования. Тема №1.2.2. Евклидово пространство и линейные преобразования в евклидовом пространстве. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Скалярное произведение. Ортонормированный базис. Ортогональное дополнение. Евклидово (точечно-векторное) пространство. Преобразование, сопряженное к данному. Самосопряжённое преобразование. Ортогональное преобразование. Произвольное невырожденное линейное преобразование. Комплексное линейное пространство. Тема №1.2.3. Билинейные и квадратичные формы. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Линейная функция и линейная форма. Билинейная функция. Билинейная и квадратичная формы. Приведение квадратичной формы к сумме квадратов. Закон инерции квадратичных форм. Определённые формы. Билинейные и квадратичные формы в евклидовом пространстве. Тема №1.2.4. Аффинные и точечные пространства. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Аффинное пространство. Плоскости в аффинном пространстве. Различные способы их задания. Пересечение плоскостей. Их взаимное расположение. Линейные функции на аффинном пространстве. Выпуклые многогранники. Аффинные отображения аффинных пространств. Закон преобразования коэффициентов. Классификация движений. Линии второго порядка на плоскости. Поверхности второго порядка в трёхмерном пространстве. Тема №1.2.5. Основные алгебраические структуры. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Примеры групп. Определение группы. Группы преобразований. Подгруппа. Изоморфизм групп. Группы преобразований плоскости. Разложение группы по подгруппе. Нормальный делитель. Фактор-группа. Нормальные делители группы преобразований евклидовой плоскости и соответствующие им фактор-группы. Определение кольца и поля. Кольцо полиномов. Поле комплексных чисел. Тема №1.3.1. Логика высказываний. Исчисление высказываний. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Высказывания и операции над ними. Формулы алгебры высказываний. Тавтологии алгебры высказываний. Логическая равносильность формул. Нормальные формы для формул алгебры высказываний. Логическое следование формул. Приложение алгебры высказываний к логико-математической практике. Булевы функции. Булевы функции от одного, двух и n аргументов. Системы булевых функций. Некоторые приложения булевых функций. Формализованное исчисление высказываний. Система аксиом и теория формального вывода. Полнота и другие свойства формализованного исчисления высказываний. Независимость системы аксиом формализованного исчисления высказываний. Тема №1.3.2. Логика предикатов. Исчисление предикатов. Решение практических и теоретических задач различных типов и уровней сложности. Основные понятия, связанные с предикатами. Логические операции над предикатами. Кванторные операции над предикатами. Формулы логики предикатов. Равносильные преобразования формул и логическое следование формул логики предикатов. Проблемы разрешения для общезначимости и выполнимости формул. Некоторые приложения логики предикатов к логико-математической практике. Формализованное исчисление предикатов.
Учебным планом не предусмотрены.
Учебным планом не предусмотрены.
Текущий и промежуточный контроль освоения и усвоения материала дисциплины осуществляется в рамках рейтинговой (100-балловой) и традиционной (4-балловой) систем оценок. Темы контрольных работ: Контрольная работа № 1.
Контрольная работа № 2.
Контрольная работа № 3.
Контрольная работа № 4.
Контрольная работа №5.
Контрольная работа №6.
Перечень типовых вариантов контрольных работ, тестовых заданий и упражнений: (демонстрационная версия) Контрольная работа по теме «Матрицы и детерминанты» ^
![]()
![]() (демонстрационная версия) Контрольная работа по теме «Системы линейных уравнений»
![]()
![]()
Найти общее и фундаментальные решения системы однородных линейных уравнений, соответствующей неоднородной исходной системе. Выразить общее решение неоднородной системы через общее решение однородной системы. ![]() (демонстрационная версия) ^
![]()
![]() ![]()
![]()
f(0, 1, 0)= f(1, 0, 0)= f(1, 0, 1)=0. Выяснить, каким классам Поста принадлежит данная функция. (демонстрационная версия) Контрольная работа по теме «Логика предикатов. Логика высказываний» Доказать секвенции:
Предикатный символ D(x,y) интерпретируется на множестве натуральных чисел N как «x делитель y», + интерпретируется стандартно. Записать формулами языка I-го порядка в сигнатуре {+, D} условия «x=0» и «x=2». Привести к предваренному виду формулу (x)((z)(z Будет ли эта формула истинной на множестве натуральных чисел, когда < интерпретируется стандартно, а P(x) означает произвольное свойство натуральных чисел? Проверить, что ПВ4 сохраняет тождественную истинность секвенций. Показать, что (x)A(x)v(x)B(x)≡(x)(A(x)v(x)B(x)) не является тождеством. (демонстрационная версия) ^
|