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课程简介 course introduction
离散数学(英语:discrete mathematics)是数学的几个分支的总称,研究基于离散空间而不是连续的数学结构。与连续变化的实数不同,离散数学的研究对象——例如整数、图和数学逻辑中的命题——不是连续变化的,而是拥有不等、分立的值。因此离散数学不包含微积分和分析等“连续数学”的内容。离散对象经常可以用整数来枚举。更一般地,离散数学被视为处理可数集合(与整数子集基数相同的集合,包括有理数集但不包括实数集)的数学分支。但是,“离散数学”不存在准确且普遍认可的定义。实际上,离散数学经常被定义为不包含连续变化量及相关概念的数学,甚少被定义为包含什么内容的数学。

离散数学充分描述了计算机科学离散性的特点。

理论计算机科学(theoretical computer science)包含离散数学计算的领域,并特别注重图论和数理逻辑。理论计算机科学包括对计算数学结果的算法研究。可算性理论研究那些对象在原则上可被计算,和逻辑有密切联系。而复杂性则研究计算耗费的时间,自动机理论和形式语言理论与复杂性紧密联系。计算几何应用算法解决几何问题,而计算机图像分析则是应用算法在计算机中再现图像。

离散数学是计算机科学技术系的一门专业基础课,它主要介绍了计算机科学与应用专业必须掌握的数学内容:主要包括:(1)数理逻辑;(2)集合论;(3)数论;(4)代数结构;(5)图论,其中(3)数论为学生选学内容,不做具体要求。离散数学具有内容多,难度大,抽象性强等特点,是本专业中难度较大的一门课程。同时它又是数据结构、数据库原理等重要基础可的先导课程,在计算机科学与技术专业的课程体系中具有重要的地位。

本课程由广东嘉应学院计算机学院陈广明老师授课
教学大纲 teaching syllabus

《离散数学》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程名称

(中文)

离散数学

课程名称

(英文)

discrete mathematics

课程类型

学科基础课

学 分

4

总学时

85

适用对象

计算机科学与技术专业本科二年级

考核方式

闭卷笔试,平时成绩占30%,期末成绩占70%。

先修课程

高等数学

二、课程简介

离散数学是现代数学的一个重要分支,是计算机科学与技术的理论基础,是计算机专业核心骨干课程,是重要的学科基础课程。主要内容包括数理逻辑、集合论、图论、代数结构与布尔代数等方面的知识。

三、课程目标

通过离散数学的学习,培养和提高学生的抽象思维和逻辑推理能力,一方面,为学生今后继续学习和工作,参加科学研究,打下坚实基础。同时为计算机科学与技术专业的后继课程如数据结构、编译原理、操作系统、数据库原理和人工智能等提供必要的数学基础。

四、教学内容及要求(多名教师任教)

第一章  命题逻辑

教学要点:

要求学生理解命题、命题公式、真值表等基本概念,掌握重言式与蕴含式、对偶与范式的定义,熟练掌握命题逻辑的推理理论。

教学内容:

    1. 命题及其表示法

    2. 联结词

    3. 命题公式与翻译

    4. 真值表与等价式

    5. 重言式与蕴含式

    6. 其他联结词

    7. 对偶与范式

    8. 推理理论

      考核要求:

    9. 命题及其表示法 (识记与领会)

    10. 联结词 (领会)

    11. 命题公式与翻译 (领会与应用)

    12. 真值表与等价式 (领会与应用)

    13. 重言式与蕴含式 (领会与应用)

    14. 其他联结词 (领会与应用)

    15. 对偶与范式 (领会与应用)

    16. 推理理论 (领会与应用)

  1. 谓词逻辑

    教学要点:

    要求学生理解谓词的概念及表示,命题函数与量词的定义。掌握谓词公式的翻译,谓词演算的等价公式与蕴含式,及前束范式等概念,熟练掌握谓词运算的推理理论。

    教学内容:

      1. 谓词的概念

      2. 命题函数与量词

      3. 谓词公式与翻译

      4. 变元的约束

      5. 谓词演算的等价式与蕴含式

      6. 前束范式

      7. 谓词演算的推理理论

        考核要求:

      8. 谓词的概念 (识记)

      9. 命题函数与量词 (识记)

      10. 谓词公式与翻译 (领会与应用)

      11. 变元的约束 (领会与应用)

      12. 谓词演算的等价式与蕴含式 (领会与应用)

      13. 前束范式 (领会与应用)

      14. 谓词演算的推理理论 (领会与应用)

        第三章  集合与关系

        教学要点:

        要求学生理解集合、关系的概念及表示,掌握集合的运算关系的性质及关系的运算。掌握等价关系、相容关系、序关系等关系的性质与判定。

    教学内容:

    3-1集合的概念及表示法

    3-2集合的运算

    3-4 序偶与笛卡尔积

    3-5 关系及其表示

    3-6 关系的性质

    3-7 复合关系和逆关系

    3-8 关系的闭包运算

    3-9 集合的划分和覆盖

    3-10 等价关系与等价类

    3-11 相容关系

    3-12序关系

    考核要求:

    3-1集合的概念及表示法 (识记)

    3-2集合的运算 (识记)

    3-4 序偶与笛卡尔积 (领会)

    3-5 关系及其表示 (领会与应用)

    3-6 关系的性质 (领会与应用)

    3-7 复合关系和逆关系 (领会与应用)

    3-8 关系的闭包运算 (应用)

    3-9 集合的划分和覆盖 (领会)

    3-10 等价关系与等价类 (领会与应用)

    3-11 相容关系 (领会与应用)

    3-12序关系 (领会与应用)

    第四章 函数

    教学要点:

    要求学生理解函数的概念,逆函数和复合函数的定义,掌握基数的概念,了解可数集与不可数集的概念及基数的比较。

    教学内容:

      1. 函数的概念

      2. 逆函数与复合函数

      3. 基数的概念

      4. 可数集合与不可数集

      5. 基数的比较

        考核要求:

      6. 函数的概念(识记)

      7. 逆函数与复合函数 (识记与领会)

      8. 基数的概念 (领会与应用)

      9. 可数集合与不可数集(领会与应用)

      10. 基数的比较(领会与应用)

    1. 代数结构

      教学要点:

      要求学生了解代数系统的定义,运算及其性质,掌握半群、群、环和域的概念,掌握子群的判定,群的同态与同构的定义等。

      教学内容:

        1. 代数系统的引入

        2. 运算及其性质

        3. 半群

        4. 群与子群

        5. 阿贝尔群和循环群

        6. 陪集与拉格朗日的定理

        7. 同态与同构

        8. 环与域

          考核要求:

        9. 代数系统的引入(识记)

        10. 运算及其性质 (领会与应用)

        11. 半群 (领会与应用)

        12. 群与子群(领会与应用)

        13. 阿贝尔群和循环群(领会与应用)

        14. 陪集与拉格朗日的定理(领会)

        15. 同态与同构(领会与应用)

        16. 环与域(领会与应用)

        1. 格与布尔代数

          教学要点:

          要求学生了解格的概念,掌握分配格,有补格的概念及性质,理解布尔代数及布尔表达式的概念。

          教学内容:

            1. 格的概念

            2. 分配格

            3. 有补格

            4. 布尔代数

            5. 布尔表达式

              考核要求:

            6. 格的概念(识记)

            7. 分配格(领会与应用)

            8. 有补格(领会与应用)

            9. 布尔代数 (领会)

            10. 布尔表达式 (领会)

          五、课时分配表

          序号

          课题名称

          课时分配

          小计

          理论

          实践

          其他

          1

          数理逻辑

          (命题逻辑、谓词逻辑)

          15

          5

          20

          2

          集合论

          10

          5

          15

          3

          代数机构

          15

          5

          20

          4

          图论

          10

          5

          15

          5

          布尔代数

          10

          5

          15

          总课时

          85

          “课时分配”中,“其他”主要指看录像、现场参观、课堂讨论、习题等教学环节。

          六、教材及参考书

          教材:

          1《离散数学》,高等教育出版社,2005,李盘林主编

          参考书:

          1. 《离散数学》,高等教育出版社,1982,左孝凌主编

          2. 《离散数学》,高等教育出版社,2003,孙吉贵主编

            七、教学策略与方法的建议(小标题:黑体/小四,正文内容:宋体/小四)

          离散数学作为一门抽象的数学基础课程,内容相对松散,各个篇章如数理逻辑、集合论、图论、代数机构等都可以相对独立;同时,每个篇章都相对复杂。就目前教学经验来看,学生上课过程中接受度相对其他课程低,且晦涩。这对教学过程来讲是一个极大的挑战。作如下建议:

          1. 以专题模式讲解
            注重理论的理解,5大模块作深究型教学,注重逻辑推理及符号体系的贯穿

          2. 联系专业实际,交叉引入后继课程的专业应用实例

          3. 注重教学课堂氛围的营造

          4. 把程序设计与算法引入离散数学的教学

          修订人陈广明

          审核人

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