《数学分析原理》旁注(上)

注:凡“旁注”性质的笔记,都是无规划不成系统的读书随想。尤其与我大多数短篇的读书笔记一样,并不求别人也看懂。

第1章 (2008.11.16)

1.24:引入复数的一切都很完美,只是这个乘法的定义还是略显突兀。能否通过M1~M5以及零元、幺元等内容将这个定义更顺畅地推导或引入呢?换句话说,有了很自然的加法的定义,要满足(1,0)为幺元以及M1~M5,有了这些条件能否得出“合理”的乘法定义有哪些?于是就是函数方程了。如果这是唯一满足的定义那就完美了,不过我的推测是:它是函数方程所有解中明显、特殊、或朴素的一个。

1.35:又是那种“神来之笔”的证明……怎样理解这优美的构造?

1.A.9:任何两个具有最小上界性的有序域同构。我会找到它的证明。

第2章 (2008.11.17)

这章的目的为何?完全不明白,也没办法搞清定理之间的联系。

2.12:可数个可数集的并是可数集。

2.23:所以同为开集与闭集的集就仅有空集和全集。

2.23:紧集,对于集合的每个开覆盖,存在一个有限子集也是开覆盖。

2.44:Cantor集的概念。

第3章 (2008.11.17)

这章的目的应该是判断及求得数列以及级数的极限。

3.1:极限的概念可以直接在度量空间中定义。

3.21:定理能按数列与级数两种语言来叙述与应用。

3.27:正项不增序列a_i的级数收敛当且仅当2^k a_{2^k}的级数收敛。这可以用相对很稀疏的项判断级数的收敛性。

3.38:幂级数的收敛圆(由根值法推出)。

3.42:∑a_n有界,b_n单调递减到0,∑a_n b_n收敛。(分部法)推论:交错递减则收敛。

3.47:级数乘积的定义有卷积的味道。

3.53:对(收敛但非绝对收敛的)级数重排会改变收敛的值!奇妙……

数列:单调有界定理,比较法,Cauchy准则。

级数:比较法,3.27,另一种形式叙述的Cauchy准则,比率法与根值法(3.37说明前者有效的后者一定有效),收敛半径,分部法及推论。

第4章 (2008.11.18)

4.8:函数 f: X->Y 连续,当且仅当对于Y的每个开集V,f-1(V)是是X中的开集。(由于开集的补集是闭集,所以叙述中可以换成闭集。)

4.18:一致连续是函数(在某个定义域上)的性质,而连续是函数在点上的性质。然而在紧集上,这两个概念等价。

4.23:函数的连续性保持定义域的连通性。

这章应该是探讨了函数的连续性与第2章中集合的特性的关系。2、4两章应该都是构建后文微分、积分理论大厦的基石与原材料。

第5章 (2008.11.19)

5.9:直接证一般中值定理,很赞。

5.12:导函数可以不连续,但不能有第一类间断,且在区间内能像连续函数一样取到所有中间值。

5.13:L’Hospital法则的证明,看上去很不直观。Wikipedia上的证明似乎更优美。

5.15:这个证Taylor定理/Lagrange余项的方法简洁得很诡异,其实没看懂……Wikipedia上的先证integral reminder再用积分中值定理直接得到Lagrange reminder的方法直接且精炼。

第6章 (2008.11.20-21)

6.1:这个定义与Wikipedia上的Darboux integral完全相同。上积分、下积分——它们必定存在,可积性便等价于二者是否相等——于我是新鲜的概念。以下便用这些定义(还有一个“加细”)证明了若干关于可积性的性质。

6.2:在概念中增添“-Stieltjes”之后,让关于x的Riemann积分可以关于任意函数α(x),扩充的要点是,α不必可导,甚至不必连续。

6.15:有点绕……第一遍没看明白。不过的确是一下子让人发现Riemann-Stieltjes对于Riemann的扩充,然后函数值、级数(6.16)都可用一个Riemann-Stieltjes积分来表示,6.18是点出本质的总结。

6.20-21:微积分基本定理的两部分。我总是觉得Wikipedia上的证明一下子就能看懂,这书故作高深的倾向却要让人看很久才知道他是怎么证出来的……这种从定义就开始“立意求高”类似于“伤人乎不?问马。”,教材中的例子有萧树铁的《大学数学——代数与几何》中对行列式的定义。这样的教材的确有境界,不过最好还是借助大众化的Wikipedia补充一下。

Comments (2)

《简明数论》的简明笔记(中):13~21节

  • Euler函数φ(m),定义,积性不完全;
    • \phi(m)=m\prod_{p|m}(1-\frac{1}{p})
    • \phi(m)=m\sum_{d|m}\frac{\mu(d)}{d}
    • \sum_{d|m}\phi(d)=m
      • 用积性证很简单;证明二:按与m的最大公约数分类。
  • f(n)的Mobius变换:F(n)=\sum_{d|n}f(d)
    • Mobius逆变换:f(n)=\sum_{d|n}\mu(d)F(\frac{n}{d})
      • 以上两式等价,f(n)与F(n)的积性也等价。
    • f与g的Dirichlet卷积:h(n)=\sum_{d|n}f(d)g(\frac{n}{d}),h保持f与g的积性。
  • 同余:
    • a对模m的最小非负剩余、绝对最小剩余;
    • 同余式是等价关系;同余式可加减乘;ca≡cb (mod m)等价于a≡b (mod m/(c,m) );
    • 对模m的逆的定义。
  • 同余类、完全剩余系定义;
    • 既约剩余系包含的同余类个数即φ(m)。
    • (a,m)=1时,x遍历m的完全/既约剩余系当且仅当ax遍历m的完全/既约剩余系。
      • 用这个可轻松证明Fermat-Euler定理。
  • Wilson定理,即(p-1)! ≡ -1 (mod p)。
    • 证:除了-1外,其它因子可与(不相等的)逆元配对抵消。
    • 即,p的既约剩余系的积模p得-1。
      • 扩展:p可换成pk,2pk(这两者p是奇素数)。
    • 事实上,r不取1,2,4,pk,2pk时,r的既约剩余系的积模r得1。
  • ax≡b (mod m) 型的同余方程。
    • (a,m)|b 是有解的充要条件,解有(a,m)个。
      • 可求a对m的所有逆元。
    • 注意到一个解是 x_0 = a^{\phi(m)-1}b,也可用扩展欧几里德求特解。
    • 所有解是x_0 + \frac{m}{(a,m)}t,其中0<=t<(a,m)。
  • 形如x \equiv a_i \pmod{m_i}的一次同余方程组。
    • 若{m_i}两两既约,则解数必为1(中国剩余定理)。
      • 解为x \equiv \sum M_i M_i^{-1}a_i \pmod{m}
      • 其中m = \prod m_i = M_i m_iM_i M_i^{-1} \equiv 1 \pmod{m_i}
      • 当a_i分别遍历m_i的完全/既约剩余系时,x遍历m的完全/既约剩余系。
    • 若{m_i}并非两两既约,例如(m_i,m_j)=a时,可将模m_i与m_j的两个方程化成模a、m_i/a、m_j/a的三个方程。
      • 编程时,直接化为若干个模p^k的方程似更简便,其中p^k || [m_1,m_2,...,m_i,...]。
    • f(x)≡0 (mod n) 的解数设为 T(f;n),则T(f;n)是关于n的积性函数。
      • 于是只需研究f(x)≡0 (mod p^k)型方程的解法。
      • 即求解多个方程后再解个模{p^k}的一次同余方程组。

Leave a Comment

《简明数论》的简明笔记(上):1~12节

按:数论貌似是我目前还接触太少的领域,遵从vls的推荐借了北大出版社的《简明数论》来浏览,还是很好玩儿的……下面是从中总结的一些比较新鲜的结论。

  • {a_i} 的最大公约数等于 {a_i} 的所有整系数线性组合组成的集合中的最小正整数;
    • 事实上,被最大公约数整除,等价于能表示成整系数线性组合。
  • 一次不定方程 ∑a_i*x_i=c 有解的充要条件是 c|({a_i});
    • 解一次不定方程的算法(待实现)。
  • x^2+y^2=z^2 的本原解:x=r^2-s^2, y=2rs, z=r^2+s^2;
    • 其中r>s>0, (s,r)=1, 2不整除r+s;
    • 等价地刻画了单位圆周上的有理点。
  • Chebyshev不等式:\frac{x \ln{2}}{3 \ln{x}} < \pi(x) < \frac{6\ln{2}x}{\ln{x}}\frac{n\ln{n}}{6\ln{2}} < p_n < \frac{8n\ln{n}}{\ln{2}}
    • 其实重点在于:O(π(x))=x/log x,O(p_n)=n log n。
      • (π(x)即不大于x的素数个数;p_n即第n个素数。)
  • 数论函数:[完全]积性函数的充要条件;
    • 除数和函数\sigma(n)=\prod_{j=1}^{r}\frac{p_j^{a_j+1}-1}{p_j-1}
    • F(n)=∑_{d|n}f(d) 保持f(n)的积性。(除数即Divisor)
  • Mobius函数:\mu(n)=\left\{ \begin{array}{ll} 1, & n=1\\ (-1)^r, & \text{n is product of }r\text{ distinct primes}\\ 0, & \text{otherwise} \end{array} \right
      • 事实上与容斥原理很有关联;
      • 引理:\sum_{d|n}\mu(d)=[\frac{1}{n}]
    • 集合A中与K互质的元素个数S(A;K)= \sum_{d|K}\mu(d)|A_d|},其中A_d是A中被d整除的子集;
    • 将A取不超过x的实数,K取不超过的所有素数的乘积,可得\pi(x)=\pi(\sqrt{x})-1+\sum_{d|K}\mu(d)[\frac{x}{d}],这样可以在已知不超过的素数的前提下求π(x)。
      • 从算法的角度看似无意义?

Comments (3)