组合学史若干问题研究

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组合学是现代数学学科中发展较快的一个分支,它虽然在20世纪60年代才独立成为数学的一个分支,但其发展历史却是悠久的。本文分六个部分论述了它的历史发展。 一、从三个方面论述了组合学思想的东方起源。出现于中国的3阶幻方是组合设计的最早特例,在印度、阿拉伯等国家对幻方也有较早的研究。组合学中最基本的排列、组合形式的事例在东方历史上大量出现。那些古老的富有益智性的数学游戏为组合学早期的发展提供了大量的研究素材。古代东方世界在这些方面的研究事例远远多于当时的西方世界,这充分说明了组合思想根源于东方世界的沃土中。 二、考察了中世纪数学家对组合学相关内容的研究,主要体现在排列、组合公式的探求,确立算术三角形和构作幻方三个专题。对这些专题的研究,东西方各有贡献。 三、用现代组合符号解释了中国朱世杰的《四元玉鉴》中垛积招差部分和帕斯卡的《论算术三角形》内容,指出这两部著作是东、西方对组合恒等式研究的较早的系统论著。同时从二项式公式、反演公式及分拆公式三个角度论述了近现代对组合恒等式的寻求和证明。 四、以专题的形式讨论了经典计数问题中一些最基本内容的产生历史及其发展过程。(1)早期对一些计数函数的研究是引入组合学研究方法的重要内容,如Fibonacci数、Catalan数和Stirling数等经典计数函数;(2)对东西方历史上对幂和问题的研究作了较详细的考察,指出了形数法和垛积术在求幂和公式中的作用,特别地给出了费马、帕斯卡和福尔哈勃计算幂和的方法;(3)对整数分拆的历史发展过程作了较详细的论述,包括从莱布尼兹到欧拉、以及欧拉之后研究整数分拆的进展等;(4)讨论了在组合学中引入容斥原理和递推方法的“错位排问题”的发展;(5)分析了组合计数理论中重要的定理——波利亚计数定理产生的历史,讨论了波利亚得出这一定理的方法。 五、阐述了组合设计理论中几个重要内容的产生和发展。(1)详述了18世纪中期提出的区组设计问题以及这些问题出现的多种形式及解决方法;(2)对组合设计中正交拉丁方的历史予以阐述,分析了拉丁方问题的研究中欧拉猜想和麦克奈希猜想的作用;(3)简述了有限射影几何及有限域在组合设计中的意义及其对组合设计理论发展的推动作用。 六、对现代组合学中较抽象化的内容——组合集论予以讨论,主要论述了拉姆齐理论及相异代表系发展历史的主要脉络。
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