Абстрактная и компьютерная алгебра. Практикум
.pdfБИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Аладьев, В.З. Системы компьютерной алгебры Maple: искусство программирования [Текст] /В. З. Аладьев. – М.: Лаб. Базовых Знаний, 2006.
2.Ахо, А. Построение и анализ вычислительных алгоритмов [Текст] /А.Ахо, Дж. Хопкрофт, Дж. Ульман. – М.:
Мир, 1979.
3.Бабаш, А.В. Криптография /А.В. Бабаш, Г.П. Шанкин; ред. В.П. Шерстюк, Э.А. Применко. – М.: СОЛОН-ПРЕСС,
2007
4.Бухбергер, Б. Компьютерная алгебра: символьные и алгебраические вычисления [Текст]. – М.: Мир, 1986.
5.Дьяконов, В.П. Mathematica 5/6/7. Полное руководство [Текст]. – М.: ДМК Пресс, 2010.
6.Дэвенпорт, Д. Компьютерная алгебра: Системы и алгоритмы алгебраич. вычислений [Текст] / Дж. Дэвенпорт, И. Сирэ, Э. Турнье; пер. с фр. Е.В. Панкратьева и др. – М.:
Мир, 1991
7.Кристалинский, Р.Е. Преобразования Фурье и Лапласа в системах компьютерной математики: учеб. для вузов [Текст] / Р.Е. Кристалинский, В.Р. Кристалинский. – М.: Горячая линия: Телеком, 2006.
8.Кокс, Д. Идеалы, многообразия и алгоритмы [Текст] / Д. Кокс, Дж. Литтл, Д. О’Ши. – М.: Мир, 2000.
9.Кормен, Т. Алгоритмы: построение и анализ [Текст] / Т. Кормен, Ч. Лейзерсон, Р. Ривест. – М.: МЦИМО, 2000.
10.Матрос, Д.Ш. Элементы абстрактной и компьютерной алгебры: учеб. пособие для вузов [Текст] /Д.Ш. Матрос, Г.Б. Поднебесова. – М.: Академия, 2004
11.Поднебесова, Г.Б. Основы компьютерной алгебры: учеб. пособие [Текст] / Г.Б. Поднебесова. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008
101
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1 Рабочая (модульная программа)
Модуль 1 Аналитические вычисления на компьютере. Алгебры
Цель – знать основные принципы вычислений в системах компьютерной алгебры
Содержание раздела
План лекций |
|
План лабораторных |
План семинарских |
|
|
работ |
занятий |
Лекция № 1. Аналити- |
1. Работа с мате- |
Не предусмотре- |
|
ческие вычисления |
на |
матическими объ- |
ны учебным пла- |
компьютере |
|
ектами в системе |
ном |
1. Арифметические |
вы- |
Mathematica (2 часа). |
|
числения и операции. |
2. Длинная ариф- |
|
|
Представление целых чи- |
метика (2 часа) |
|
|
сел в компьютере. Умно- |
|
|
|
жение длинных чисел. |
|
|
|
2.Представление и работа с другими математическими объектами.
3.Представление полиномов.
4.Представление рациональных, алгебраических и трансцендентных функций.
Лекция № 2. Алгебры
Лекция № 3. Основные числовые множества
Методическое обеспечение лекций
Презентации лекций хранятся на портале университета.
Список литературы [1, 7]
102
Самостоятельная работа
Инвариантная часть |
Вариативная часть |
|
|
|
Сдача индивидуальных зада- |
|
|
ний досрочно +0,2 |
|
|
|
Паспорт оценочных средств по разделу |
||
Код контролируемой компе- |
|
наименование оценочного сред- |
тенции (или ее части) и ее |
|
ства |
формулировка |
|
|
Текущий контроль за выполнением лабораторных работ
Раздел 2. Кольцо целых чисел Цель – рассмотреть вопросы делимости и сравнимости
в кольце целых чисел
Содержание раздела
План лекций |
План лабораторных |
План семинарских |
||
|
|
работ |
|
занятий |
Лекция № 1. Элементы |
1. |
Системы |
счис- |
Не предусмотре- |
теории делимости в коль- |
ления (2 часа) |
ны учебным пла- |
||
це целых чисел. |
– |
Вычисления в |
ном |
|
1. Основная теорема ариф- |
различных |
систе- |
|
|
метики. |
|
|||
мах счисления |
|
|||
2. Теорема Евклида. |
|
|||
– Переводы целых |
|
|||
3. Алгоритм Евклида. |
|
|||
чисел |
|
|
||
4. Теорема Ламе. |
|
|
||
– Переводы дроб- |
|
|||
Лекция № 2. Позицион- |
|
|||
ных чисел |
|
|
||
ные системы счисления. |
|
|
||
|
|
|
|
|
–Переводы про
1.Основные определения. извольных чисел
2.Смешанная система
2.Расширенный ал--
счисления. |
горитм Евклида (2 |
|
3. Перевод чисел из од- |
||
|
||
ной системы счисления в |
часа) |
|
другую. |
3. Вычисление |
|
Лекция № 3. Элементы |
НОД (2 часа) |
|
4. Модулярная ари- |
||
теории сравнений в коль- |
||
фметика (2 часа) |
||
це целых чисел. |
||
|
||
|
103 |
1. |
Сравнимость по моду- |
– Восстановление |
|
лю. |
произведения двух |
||
2. |
Вычеты. |
чисел по их моду- |
|
3. |
Классы вычетов. |
лярным компонен- |
|
4. |
Теоремы Эйлера и Фер- |
там |
|
ма. |
5. Разложение на |
||
5. |
Китайская теорема об |
множители (2 часа) |
|
остатках. |
|
||
Лекция № 4. Модуляр- |
Методическое |
||
обеспечение ла- |
|||
ная арифметика. |
|||
1.Метод Гарнера-Кнута. бораторных работ
2.Сравнение двух целых
чисел. |
Разработки лабо- |
3. Определение цифр в по- |
раторных работ |
зиционной системе счис- |
хранятся на пор- |
ления. |
тале университета |
Методическое обеспе- |
|
чение лекций |
|
Презентации лекций хра- |
|
нятся на портале универ- |
|
ситета. |
|
Список литературы [5, 8, 10]
Самостоятельная работа
Инвариантная часть |
Вариативная часть |
|
Форма отчетности |
Сдача индивидуальных зада- |
|
Сдача и защита индивидуаль- |
ний досрочно +0,2 |
|
ного задания в течение 12 учеб- |
|
|
ных дней со дня выдачи. |
|
|
Методическое обеспечение |
|
|
Текст заданий, предлагаемых |
|
|
студентам, хранится на портале |
|
|
университета |
|
|
Паспорт оценочных средств по разделу |
||
Код контролируемой компетен- |
|
наименование оценочного |
ции (или ее части) и ее форму- |
|
средства |
лировка |
|
|
104
Текущий контроль за выполнением лабораторных работ
Раздел 3 Полиномы от одной переменной
Цель – научить вычислять полиномы и находить НОД полиномов от одной переменной
Содержание раздела
|
План лекций |
План лабораторных |
План семинарских |
|
|
|
|
работ |
занятий |
Лекция № 1. Полиномы |
1. Вычисление по- |
Не предусмотре- |
||
от одной переменной. |
линомов (2 часа) |
ны учебным пла- |
||
1. |
Основные определения. |
– Бинарный метод |
ном |
|
2. |
Вычисления |
полино- |
и метод множите- |
|
мов. |
|
лей. |
|
|
3. |
Неравенство |
Ландау- |
– Схема Горнера. |
|
Миньотта. |
|
2. Нахождение |
|
|
4. |
Соответствие модуляр- |
НОД (2 часа) |
|
|
ное – целое. |
|
– Применение не- |
|
|
5. |
Вычисление НОД. |
равенства Ландау- |
|
|
6. |
Оценка стоимости ал- |
Миньотта. |
|
|
горитма. |
|
– Вычисление мо- |
|
|
Лекция № 2. |
Быстрое |
дулярного НОД. |
|
|
|
|
|||
преобразование Фурье. |
Методическое |
|
||
1. |
Основной алгоритм. |
обеспечение ла- |
|
|
2. |
Анализ Фурье. |
|
бораторных работ |
|
3.Методы анализа Фурье. Разработки лабора-
4.Применение преобраторных работ хра-
зования Фурье. |
|
нятся на портале |
Методическое |
обеспе- |
университета |
|
||
чение лекций |
|
|
Презентации лекций хра- |
|
|
нятся на портале универ- |
|
|
ситета. |
|
|
Список литературы [2, |
|
|
3, 6, 8, 10] |
|
|
|
|
|
|
|
105 |
Самостоятельная работа
Инвариантная часть |
Вариативная часть |
||
Типы |
заданий, предлагаемых |
Сдача индивидуальных зада- |
|
студентам |
ний досрочно +0,2 |
||
Индивидуальное задание |
|
||
Форма отчетности |
|
||
Сдача и защита индивидуаль- |
|
||
ного задания в течение 12 учеб- |
|
||
ных дней со дня выдачи. |
|
||
Текст |
заданий, предлагаемых |
|
|
студентам, хранится на портале |
|
||
университета |
|
||
|
Паспорт оценочных средств по разделу |
||
Код |
контролируемой компе- |
|
наименование оценочного |
тенции (или ее части) и ее фор- |
|
средства |
|
мулировка |
|
|
|
Текущий контроль за выполнением лабораторных работ
Раздел 4 Полиномы от нескольких переменных.
Формальное интегрирование и дифференцирование Цель – научить находить НОД полиномов от нескольких переменных, вычислять производную и интеграл в системах компьютерной алгебры
Содержание раздела
|
План лекций |
План лабораторных |
План семинарских |
|
|
|
работ |
занятий |
|
Лекция № 1. Нахожде- |
1. Полиномы от од- |
Не предусмотре- |
||
ние НОД. |
ной и нескольких |
ны учебным пла- |
||
1. |
Содержание полинома. |
переменных в па- |
ном |
|
2. |
Примитивная часть по- |
|||
кете Mathematica |
|
|||
линома. |
|
|||
(2 часа) |
|
|||
3. |
Лемма Гаусса. |
|
||
– Основные функ- |
|
|||
4. |
Алгоритм вычисления |
|
||
ции для работы с |
|
|||
НОД. |
|
|||
Лекция № 2. Кодирова- |
полиномами от |
|
||
одной и несколь- |
|
|||
ние. Криптография. |
|
|||
ких переменных. |
|
|||
1. |
Кодирование инфор- |
|
||
|
|
|||
мации. |
|
|
||
|
|
106 |
|
|
2. |
Блочное и алфавитное |
2. Работа с просты- |
|||
кодирование. |
|
ми числами (2 часа) |
|||
3. |
Классификация шиф- |
3. Криптосистема |
|||
ров. |
|
|
|||
|
|
RSA (2 часа) |
|||
4. |
Системы |
с |
закрытым |
||
|
|||||
ключом. |
|
|
|
||
5. |
Системы |
с |
открытым |
|
|
ключом. |
|
|
|
||
Лекция № 3.
Интегрирование и дифференцирование
1.Задача интегрирования.
2.Интегрирование рациональных функций.
3.Интегрирование более сложных функций.
Методическое |
обеспе- |
|
|||
чение лекции |
|
|
|
|
|
Презентации лекций хра- |
|
||||
нятся на портале универ- |
|
||||
ситета. |
|
|
|
|
|
Список литературы |
[2, |
|
|
||
4, 6, 7] |
|
|
|
|
|
|
|
Самостоятельная работа |
|||
Инвариантная часть |
Вариативная часть |
||||
Форма отчетности |
|
|
Сдача индивидуальных зада- |
||
Сдача и защита индивидуально- |
ний досрочно +0,2 |
||||
го задания в течение 12 учебных |
|
||||
дней со дня выдачи. |
|
|
|
||
Текст |
заданий, |
предлагаемых |
|
||
студентам, хранится на портале |
|
||||
университета |
|
|
|
|
|
|
Паспорт оценочных средств по разделу |
||||
Код |
контролируемой |
компе- |
|
наименование оценочного |
|
тенции (или ее части) и ее |
|
средства |
|||
формулировка |
|
|
|
|
|
Текущий контроль за выполнением лабораторных работ |
|||||
|
|
|
107 |
||
|
|
|
|
Приложение 2 |
|
|
Содержание самостоятельной работы |
||||
|
|
|
|
|
|
Темы для |
|
Кол-во |
Формы |
Методиче- |
|
самостоя- |
|
часов |
самостоя- |
Форма |
|
|
ское обес- |
||||
тельного |
|
|
тельной |
отчетности |
|
|
|
печение |
|||
изучения |
|
|
работы |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Дополне- |
|
|
|
|
|
ние кон- |
|
|
|
|
|
спекта лек- |
ЮУрГГПУ |
|
|
|
|
ций реко- |
|
|
|
|
|
(внутрен- |
|
|
|
|
|
мендован- |
|
|
|
|
|
ний пор- |
|
|
|
|
|
ной лите- |
|
|
Алгоритмы |
|
тал) > |
Интеллект- |
||
|
ратурой. |
||||
символь- |
|
|
Учебно- |
||
|
|
карта |
|||
|
|
|
|||
ных пре- |
|
16 |
Действие в |
методиче- |
|
|
|
||||
образова- |
|
|
ские мате- |
|
|
|
|
соответст- |
|
||
ний |
|
|
риалы > |
|
|
|
|
вии с мето- |
|
||
|
|
|
IITiMOI > |
|
|
|
|
|
дическими |
|
|
|
|
|
IА > 2k > |
|
|
|
|
|
указаниями |
|
|
|
|
|
А_K A |
|
|
|
|
|
на практи- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ческом за- |
|
|
|
|
|
нятии |
|
|
|
|
|
Дополне- |
ЮУрГГПУ |
|
|
|
|
ние кон- |
(внутрен- |
|
Работа с |
|
|
спекта лек- |
ний пор- |
|
|
|
ций реко- |
тал) > |
Собеседо- |
|
дробями в |
|
|
|||
|
|
мендован- |
Учебно- |
вание по |
|
системах |
|
|
|||
|
20 |
ной лите- |
методиче- |
прорабо- |
|
компью- |
|
||||
|
|
ратурой |
ские мате- |
танной ли- |
|
терной |
|
|
|||
|
|
|
риалы > |
тературе |
|
алгебры |
|
|
|
||
|
|
|
IITiMOI > |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IА > 2k > |
|
|
|
|
|
А_K A |
|
Отноше- |
|
|
Действие в |
ЮУрГГПУ |
|
|
|
соответст- |
(внутрен- |
Индивиду- |
|
ние дели- |
|
|
|||
|
14 |
вии с мето- |
ний пор- |
альное за- |
|
мости по- |
|
||||
|
|
дическими |
тал) > |
дание |
|
линомов |
|
|
|||
|
|
указаниями |
Учебно- |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
108 |
|
|
|
|
|
на практи- |
методиче- |
|
|
|
|
|
ческом за- |
ские мате- |
|
|
|
|
|
нятии |
риалы > |
|
|
|
|
|
|
IITiMOI > |
|
|
|
|
|
|
IА > 2k > |
|
|
|
|
|
|
А_K A |
|
|
Операции |
|
|
ЮУрГГПУ |
|
||
|
Действие в |
(внутрен- |
|
|||
над боль- |
|
|
||||
|
соответ- |
ний пор- |
|
|||
шими |
це- |
|
|
|||
|
ствии с ме- |
тал) > |
|
|||
лыми чис- |
|
|
||||
|
тодически- |
Учебно- |
|
|||
лами. |
Из- |
|
Реализация |
|||
19 |
ми указа- |
методиче- |
||||
влечение |
алгоритма |
|||||
|
ниями на |
ские мате- |
||||
корня |
из |
|
|
|||
|
практиче- |
риалы > |
|
|||
больших |
|
|
||||
|
ском заня- |
IITiMOI > |
|
|||
целых |
чи- |
|
|
|||
|
тии |
IА > 2k > |
|
|||
сел |
|
|
|
|||
|
|
|
А_K A |
|
||
|
|
|
|
|
||
109
Приложение 3
Рейтинг
Для контроля знаний студентов используется модульно-рейтинговая система. Учебный материал разбит на модули (таблицы 3.1 и 3.2). Каждый модуль содержит индивидуальные и/или практические задания и тест. Модуль может содержать баллы за дополнительные задания.
Таблица 3.1
№ |
Фамилия Имя |
.Допбалл |
Тест1 |
Модуль1 |
Системысчисления |
АлгоритмЕвклида |
Вычисление НОДЛаб. |
Модулярная арифметика |
Разложениена множители Лаб. |
.Допбалл |
Тест2 |
Модуль2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
Чуксина Мария |
0,09 |
0,75 |
84 |
1 |
1,2 |
1,2 |
1 |
1 |
0,09 |
0,81 |
100,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
Саратцева Юлия |
0,1 |
0,62 |
72 |
1 |
1 |
1 |
0,5 |
1 |
0,12 |
0,63 |
84 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Курдюкова Лидия |
0,1 |
0,69 |
79 |
1 |
1,2 |
1,2 |
1,4 |
1 |
0,09 |
0,63 |
98,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
Щербаков Саша |
0,05 |
0,7 |
75 |
1 |
1 |
1 |
0,8 |
1 |
0,05 |
0,69 |
87,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
Ямаева Регина |
0,1 |
0,69 |
79 |
1 |
1 |
1 |
1,2 |
1 |
0,1 |
0,63 |
91,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Терехов Антон |
0,04 |
0,44 |
48 |
1 |
1 |
1,2 |
1,4 |
1 |
0,4 |
0,69 |
110,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
Жирняков Женя |
0,05 |
0,63 |
68 |
1 |
0,8 |
1 |
0,8 |
1 |
0,04 |
0,56 |
79,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
Мартыненко Полина |
0,04 |
0,44 |
48 |
1 |
0,8 |
1 |
0,8 |
1 |
0,04 |
0,69 |
84,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Ковалев Дмитрий |
0,08 |
0,44 |
52 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,04 |
0,5 |
81,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
110
