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06-數學與程式.md

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代數、幾何與微積分

數學、物理與程式

在愛因斯坦發展出相對論之後,《黎曼幾何》和《微分幾何》成了 非常重要的數學!

而黎曼幾何和微分幾何,又和《張量代數》有密切的關係!,關聯性可以從《相對論》中找到

因為相對論中:有兩個重要的原理

  • 相對性原理
  • 等效原理

相對性原理說:物理定律在慣性座標轉換時 維持相同的形式

根據相對性原理,我們應該找出在《座標轉換》下 不變的那種物理公式,作為相對 論物理學的公理系統!

這種座標轉換系統,就是《張量代數》所討論的內容!

而張量代數,則是雙線性形式的高維向量代數

張量和微分幾何之間,有非常密切的關係!

在狹義相對論中,我們可以用《閔可夫斯基幾何》 來描述物理世界!

而在廣義相對論中,那些重力場方程式,則是使用 《張量》來描述的!,這正是因為《張量》就是用來描述 《曲面幾何》的利器。

廣義相對論的等效原理說,《引力》和《加速度》在物理定律上 的效果相當!,於是廣義相對論就必須找出一組《讓 引力與加速度等同》的張量代數體系

於是幾何、代數、微積分和物理學,透過《張量、流形、相對論》 密切的結合在一起了!

讓我們再回顧一下 今天學到的整體數學架構

其中有一些沒講到的部分,像是解析幾何,就是用座標描述的那種幾何,這是笛卡兒時代開始發展的,基本上是《用代數手法描述幾何學》 幾何 歐氏幾何 解析幾何 非歐幾何 微分幾何 ( 流形 + 拓樸學 )

而線性代數,研究的是向量與矩陣的代數,但是卻很緊密的和《向量空間》 結合,成為研究幾何學的利器,和微積分結合後又發展出《向量微 積分》,成為分析學的重要領域。

數論,則是專門研究整數的理論,像是質數就一直是很多數 學家研究的對象!

《伽羅瓦理論》,則是用群論來證明《五次以上多項 式沒有公式解》的理論,也是可以用來證明《古希臘幾何三大問題》無解的理論。

古希臘幾何三大問題如下,只能用《圓規和直尺》,請解決下列問題:

  1. 三等分任意角:作圖三等份指定的角。
  2. 化圓為方:做出和圓面積一樣的正方形。
  3. 倍立方體:做出兩倍體積的立方體。

很意外的,證明古希臘幾何三大問題不可解的 方法,竟然是用代數的理論,而不是幾何的!

分析學基礎,通常是《高等微積分》課 程關注的內容! 分析 分析學基礎 微積分 微分方程 實變函數 複變函數

  • 實變函數,研究以實數為變數的函數
  • 複變函數,研究以複數為變數的函數

在數學的世界裡,代數、幾何、分析三大領域,總是有非常神秘又強烈的關聯

我想這也是為何,數學家們認為這三者是 《極度重要數學領域》 的原因了!

現在、你應該清楚 下列數學領域的大致內容了吧!