離散數學(英語:Discrete mathematics)是數學的幾個分支的總稱,,研究基于離散空間而不是連續(xù)的數學結構,。與連續(xù)變化的實數不同,離散數學的研究對象——例如整數,、圖和數學邏輯中的命題——不是連續(xù)變化的,,而是擁有不等,、分立的值,。因此離散數學不包含微積分和分析等“連續(xù)數學”的內容。離散對象經??梢杂谜麛祦砻杜e,。更一般地,離散數學被視為處理可數集合(與整數子集基數相同的集合,,包括有理數集但不包括實數集)的數學分支,。但是,“離散數學”不存在準確且普遍認可的定義,。實際上,,離散數學經常被定義為不包含連續(xù)變化量及相關概念的數學,甚少被定義為包含什么內容的數學,。
離散數學充分描述了計算機科學離散性的特點,。
理論計算機科學(Theoretical computer science)包含離散數學計算的領域,并特別注重圖論和數理邏輯,。理論計算機科學包括對計算數學結果的算法研究,。可算性理論研究那些對象在原則上可被計算,,和邏輯有密切聯系,。而復雜性則研究計算耗費的時間,自動機理論和形式語言理論與復雜性緊密聯系,。計算幾何應用算法解決幾何問題,,而計算機圖像分析則是應用算法在計算機中再現圖像。
離散數學是計算機科學技術系的一門專業(yè)基礎課,它主要介紹了計算機科學與應用專業(yè)必須掌握的數學內容:主要包括:(1)數理邏輯,;(2)集合論,;(3)數論;(4)代數結構,;(5)圖論,,其中(3)數論為學生選學內容,不做具體要求,。離散數學具有內容多,,難度大,抽象性強等特點,,是本專業(yè)中難度較大的一門課程,。同時它又是數據結構、數據庫原理等重要基礎可的先導課程,,在計算機科學與技術專業(yè)的課程體系中具有重要的地位。
本課程由廣東嘉應學院計算機學院陳廣明老師開設,。
《離散數學》課程教學大綱
一,、課程基本信息
課程名稱 (中文) | 離散數學 | ||
課程名稱 (英文) | Discrete Mathematics | 課程類型 | 學科基礎課 |
學 分 | 4 | 總學時 | 85 |
適用對象 | 計算機科學與技術專業(yè)本科二年級 | ||
考核方式 | 閉卷筆試,,平時成績占30%,期末成績占70%,。 | ||
先修課程 | 高等數學 |
二,、課程簡介
離散數學是現代數學的一個重要分支,是計算機科學與技術的理論基礎,,是計算機專業(yè)核心骨干課程,,是重要的學科基礎課程。主要內容包括數理邏輯,、集合論,、圖論、代數結構與布爾代數等方面的知識,。
三,、課程目標
通過離散數學的學習,培養(yǎng)和提高學生的抽象思維和邏輯推理能力,,一方面,,為學生今后繼續(xù)學習和工作,參加科學研究,,打下堅實基礎,。同時為計算機科學與技術專業(yè)的后繼課程如數據結構、編譯原理,、操作系統(tǒng),、數據庫原理和人工智能等提供必要的數學基礎。
四,、教學內容及要求(多名教師任教)
第一章 命題邏輯
教學要點:
要求學生理解命題,、命題公式、真值表等基本概念,,掌握重言式與蘊含式,、對偶與范式的定義,熟練掌握命題邏輯的推理理論,。
教學內容:
1-1 命題及其表示法
1-2 聯結詞
1-3 命題公式與翻譯
1-4 真值表與等價式
1-5 重言式與蘊含式
1-6 其他聯結詞
1-7 對偶與范式
1-8 推理理論
考核要求:
1-1 命題及其表示法 (識記與領會)
1-2 聯結詞 (領會)
1-3 命題公式與翻譯 (領會與應用)
1-4 真值表與等價式 (領會與應用)
1-5 重言式與蘊含式 (領會與應用)
1-6 其他聯結詞 (領會與應用)
1-7 對偶與范式 (領會與應用)
1-8 推理理論 (領會與應用)
第二章 謂詞邏輯
教學要點:
要求學生理解謂詞的概念及表示,,命題函數與量詞的定義。掌握謂詞公式的翻譯,,謂詞演算的等價公式與蘊含式,,及前束范式等概念,熟練掌握謂詞運算的推理理論,。
教學內容:
2-1 謂詞的概念
2-2 命題函數與量詞
2-3 謂詞公式與翻譯
2-4 變元的約束
2-5 謂詞演算的等價式與蘊含式
2-6 前束范式
2-7 謂詞演算的推理理論
考核要求:
2-1 謂詞的概念 (識記)
2-2 命題函數與量詞 (識記)
2-3 謂詞公式與翻譯 (領會與應用)
2-4 變元的約束 (領會與應用)
2-5 謂詞演算的等價式與蘊含式 (領會與應用)
2-6 前束范式 (領會與應用)
2-7 謂詞演算的推理理論 (領會與應用)
第三章 集合與關系
教學要點:
要求學生理解集合,、關系的概念及表示,掌握集合的運算關系的性質及關系的運算。掌握等價關系,、相容關系,、序關系等關系的性質與判定。
教學內容:
3-1集合的概念及表示法
3-2集合的運算
3-4 序偶與笛卡爾積
3-5 關系及其表示
3-6 關系的性質
3-7 復合關系和逆關系
3-8 關系的閉包運算
3-9 集合的劃分和覆蓋
3-10 等價關系與等價類
3-11 相容關系
3-12序關系
考核要求:
3-1集合的概念及表示法 (識記)
3-2集合的運算 (識記)
3-4 序偶與笛卡爾積 (領會)
3-5 關系及其表示 (領會與應用)
3-6 關系的性質 (領會與應用)
3-7 復合關系和逆關系 (領會與應用)
3-8 關系的閉包運算 (應用)
3-9 集合的劃分和覆蓋 (領會)
3-10 等價關系與等價類 (領會與應用)
3-11 相容關系 (領會與應用)
3-12序關系 (領會與應用)
第四章 函數
教學要點:
要求學生理解函數的概念,,逆函數和復合函數的定義,,掌握基數的概念,了解可數集與不可數集的概念及基數的比較,。
教學內容:
4-1 函數的概念
4-2 逆函數與復合函數
4-3 基數的概念
4-4 可數集合與不可數集
4-5 基數的比較
考核要求:
4-1 函數的概念 (識記)
4-2 逆函數與復合函數 (識記與領會)
4-3 基數的概念 (領會與應用)
4-4 可數集合與不可數集(領會與應用)
4-5 基數的比較(領會與應用)
第五章 代數結構
教學要點:
要求學生了解代數系統(tǒng)的定義,,運算及其性質,掌握半群,、群,、環(huán)和域的概念,掌握子群的判定,,群的同態(tài)與同構的定義等,。
教學內容:
5-1 代數系統(tǒng)的引入
5-2 運算及其性質
5-3 半群
5-4 群與子群
5-5 阿貝爾群和循環(huán)群
5-7 陪集與拉格朗日的定理
5-8 同態(tài)與同構
5-9 環(huán)與域
考核要求:
5-1 代數系統(tǒng)的引入 (識記)
5-2 運算及其性質 (領會與應用)
5-3 半群 (領會與應用)
5-4 群與子群(領會與應用)
5-5 阿貝爾群和循環(huán)群(領會與應用)
5-7 陪集與拉格朗日的定理(領會)
5-8 同態(tài)與同構 (領會與應用)
5-9 環(huán)與域 (領會與應用)
第六章 格與布爾代數
教學要點:
要求學生了解格的概念,掌握分配格,,有補格的概念及性質,,理解布爾代數及布爾表達式的概念。
教學內容:
6-1 格的概念
6-2 分配格
6-3 有補格
6-4 布爾代數
6-5 布爾表達式
考核要求:
6-1 格的概念 (識記)
6-2 分配格 (領會與應用)
6-3 有補格 (領會與應用)
6-4 布爾代數 (領會)
6-5 布爾表達式 (領會)
五,、課時分配表
序號 | 課題名稱 | 課時分配 | 小計 | ||
理論 | 實踐 | 其他 | |||
1 | 數理邏輯 (命題邏輯,、謂詞邏輯) | 15 | 5 | 20 | |
2 | 集合論 | 10 | 5 | 15 | |
3 | 代數機構 | 15 | 5 | 20 | |
4 | 圖論 | 10 | 5 | 15 | |
5 | 布爾代數 | 10 | 5 | 15 | |
總課時 | 85 |
“課時分配”中,“其他”主要指看錄像,、現場參觀,、課堂討論、習題等教學環(huán)節(jié),。
六,、教材及參考書
教材:
1.《離散數學》,高等教育出版社,,2005,,李盤林主編
參考書:
1.《離散數學》,高等教育出版社,,1982,,左孝凌主編
2.《離散數學》,高等教育出版社,,2003,,孫吉貴主編
七、教學策略與方法的建議(小標題:黑體/小四,,正文內容:宋體/小四)
離散數學作為一門抽象的數學基礎課程,,內容相對松散,,各個篇章如數理邏輯、集合論,、圖論,、代數機構等都可以相對獨立;同時,,每個篇章都相對復雜。就目前教學經驗來看,,學生上課過程中接受度相對其他課程低,,且晦澀。這對教學過程來講是一個極大的挑戰(zhàn),。作如下建議:
1. 以專題模式講解
注重理論的理解,,5大模塊作深究型教學,注重邏輯推理及符號體系的貫穿
2. 聯系專業(yè)實際,,交叉引入后繼課程的專業(yè)應用實例
3. 注重教學課堂氛圍的營造
4. 把程序設計與算法引入離散數學的教學
修訂人 陳廣明
審核人
批準人