Учебники по алгебре для средней школы для одаренных учеников

Опубликовано на Stack Exchange преподавателей математики. ( ссылка )

Я ищу учебники по алгебре/математике для старших классов, предназначенные для талантливых учеников, в качестве подготовки к полностью строгому исчислению а-ля Спивак. Меня интересуют лучшие материалы, доступные на английском, французском, немецком или иврите.

В идеале книга(и) должна давать всестороннее введение в алгебру на этом уровне, начиная с самых основных операций с полиномами. Он должен включать необходимую теорию (например, теорему Безу об остатках для многочленов, доказательство основной теоремы арифметики, алгоритм Евклида, более честное обсуждение действительных чисел, чем обычно, доказательства свойств рациональных показателей и т. что все утверждения должны быть доказаны, за немногими исключениями). В нем также должны быть задачи, начиная от упражнений, знакомящих учащихся с основными алгебраическими действиями над многочленами, и заканчивая гораздо более сложными.

Конкретно ищу что-то похожее по духу на серию прекрасных русских книг Виленкина для учащихся так называемых "математических школ" с 8 по 11 класс, хотя ищу только аналог книг для 8 и 9 класса , которые находятся на уровне предварительного исчисления. Чтобы дать вам представление, вот пример типичных задач из учебника для 8-го класса.

  1. Выполните указанные операции. 3 п 2 м д 2 а 2 б 2 3 а б с 8 Икс 2 у 2 : 9 а 2 б 2 с 3 28 п Икс у

  2. Докажите, что когда а 0 , многочлен Икс 2 н + а 2 н не делится ни на Икс + а ни по Икс а .

  3. Докажите, что если а + б + с "=" 0 , затем а 3 + б 3 + с 3 + 3 ( а + б ) ( а + с ) ( б + с ) "=" 0 .

  4. Докажите, что если а > 1 , затем а 4 + 4 является составным числом.

  5. Докажите, что если н является относительно простым для 6 , затем н 2 1 делится на 24.

  6. Упрощать 36 Икс 2 .

  7. Упрощать 12 + 63 .

  8. Докажите, что разность корней уравнения 5 Икс 2 2 ( 5 а + 3 ) Икс + 5 а 2 + 6 а + 1 "=" 0 не зависит от а .

  9. Решите неравенство | Икс 6 | | Икс 2 5 Икс + 2 | .

А вот и названия глав для книг для 8 и 9 классов.

8 класс: Дроби. Полиномы. Делимость; простые и составные числа. Вещественные числа. Квадратные уравнения; системы нелинейных уравнений; разрешение неравенств.

9 класс: Элементы теории множеств. Функции. Силы и корни. Уравнения и неравенства и их системы. Последовательности. Элементы тригонометрии. Элементы комбинаторики и теории вероятностей.

В целом аналогичные вопросы задавались в других местах, однако сделанные там предложения не удовлетворяют мои цели.

  1. Английские переводы книг Гельфанда хороши; однако они не являются достаточно широким введением в алгебру средней школы и не содержат достаточно материала по вычислительной технике. Они больше носят характер дополнений к обычному учебнику.

  2. Были предложены некоторые книги 19 века, такие как Холл и Найт. На концептуальном материале они, как правило, слишком стары по языку и мировоззрению.

  3. «Основная математика» Сержа Ланга, кажется, больше касается различных тем, чем дает подробное введение в алгебру.

  4. Я не склонен к книгам с очень сильной «новой математикой» (например, Франция 1971-1983 гг.). Я не думаю, что студент должен понимать группу аффинных преобразований р знать, что такое линия.

Кроме того, предыдущие вопросы, возможно, косвенно касались материала на английском языке. Я имею в виду студента, который также может легко читать по-французски, по-немецки или по-еврейски, если на этих языках можно найти что-то получше.

Редактировать. Я хотел бы уточнить, что я не прошу что-то идентичное этим книгам, просто что-то максимально близкое к их духу. По сути, это означает: 1. Он является заменой, а не дополнением к обычному школьному учебнику по алгебре. 2. Направлена ​​на наиболее способных учащихся. 3. Он передает сообщение о том, что доказательства и творческое решение задач занимают центральное место в математике.

Существует также форум для преподавателей математики на Stack Exchange, где вы можете охватить более целевую аудиторию. matheducators.stackexchange.com
@citronrose Одобрительно ли публиковать один и тот же вопрос на обоих форумах?
Если через какое-то время вы не получите удовлетворительных ответов здесь, вы можете просто перенести свой вопрос на другой форум. См. meta.math.stackexchange.com/q/5028 .
В дискурсе по алгебре Шафаревича нет всего, что вы хотите, но он может быть полезен. Различные главы были ранее опубликованы в журнале «Преподавание математики», и их можно найти в свободном доступе в Интернете, погуглив «Шафаревич» вместе с фразой «Избранные главы из алгебры».
@DaveL.Renfro Спасибо, что указали на это.
Мне пришло в голову, что некоторые комментарии, которые я сделал несколько лет назад, могут быть интересны любому, кто заинтересуется этим вопросом. В этом посте о преподавании математики от 6 апреля 2010 г. на Math Forum я рассказываю о своем интересе в конце 1980-х к написанию такой книги и о том, как этого не произошло. Тем не менее, у меня собрано огромное количество материала для такой задачи, и, возможно, однажды (например, после того, как я смогу уйти со своей «дневной работы» и посвятить необходимое время чему-то подобному) я, возможно, попробую это сделать.
@DaveL.Renfro Если вы можете повлиять на издателя в этом направлении, более быстрым путем может быть организация перевода определенных иностранных книг. Я подозреваю, что рынок США не будет легким для такой книги, потому что одаренные ученики, кажется, быстрее проходят те же самые нематематические занятия, которые проходят старшие ученики, а не должным образом обучают элементарной математике. С момента публикации вопроса самое близкое, что я нашел к этому, - это двухтомный набор Парсонсона, который начинается намного позже начальной части алгебры (в возрасте 16 лет в Англии).
@DaveL.Renfro Позвольте мне добавить, что книга, подобная школьному Спиваку, будет предназначена для гораздо меньшего сегмента, чем 5-10% лучших. Возможно, это неизбежно слишком большое число, но, кроме того, математическая культура в Северной Америке такова, что большинство студентов — даже многие из 10% лучших — сопротивляются концепции обоснования как неотъемлемой части всей математической деятельности. Это результат многолетнего обучения этому. Книга Липин Ма «Знание и преподавание элементарной математики» очень убедительно показывает, как эта ситуация увековечена отсутствием знаний среди учителей начальной школы.
Может быть, Спивак не является хорошей аналогией того, о чем я думаю, потому что, как только вы преодолеете верхние 2% сферы, я предполагаю, что таким студентам будет лучше заниматься самостоятельным изучением многих существующих дополнительных книг, таких как Новая Книги из математической библиотеки начала 1960-х годов и современные книги, предназначенные для тех, кто интересуется математическими соревнованиями (возможно, некоторые из них могут быть вам полезны). Более того, я был бы менее склонен углубляться в формализм, логику и доказательства, а больше склонен давать изящные идеи и методы.
@DaveL.Renfro Сериал, на который вы ссылаетесь, кажется, ставит перед собой правильные цели. Но я не видел настоящих книг, поэтому я понятия не имею об их качестве. Согласно Worldcat, я нахожусь в сотнях миль от ближайшей библиотеки, в которой есть том «Введение в алгебру» . Судя по образцам на их веб-сайте, я бы сказал, что есть что-то в тоне и подаче, что меня немного раздражает, хотя это не хуже, чем в вашем заурядном учебнике. Но, возможно, я слишком поверхностен. Возможно, это лучшие вещи на английском языке.

Ответы (3)

Вот моя вторая попытка. Я даю несколько рекомендаций по решению задач в олимпиадном стиле. Надеюсь, вы найдете что-то полезное в каждом из них.

  • «Темы по алгебре и анализу: подготовка к математической олимпиаде» Булайича, Гомеса и Вальдеса — это то, что больше всего напоминает всеобъемлющее изложение среди книг, которые я знаю. Очень студенческий.

  • «Искусство и ремесло решения проблем» учит решать задачи базового уровня, включая раздел алгебры.

  • Стратегии решения проблем Энгеля — известный сборник проблем. Основное внимание уделяется эффективному решению проблем, теории действительно мало, но просматривая разделы алгебры, вы можете найти интересные задачи.

  • 101 задача по алгебре из тренинга группы ИМО США Андрееску и Фенга представляет собой более специализированный сборник.

  • «Путнэм и не только » Гелки и Андрееску — это учебник, посвященный конкурсам на уровне бакалавриата. Здесь вы можете найти множество сложных задач из областей, которые обычно исключаются из школьных олимпиад (например, математический анализ и линейная алгебра).

  • Polynomials by Barbeau — это более неторопливое изложение основной теории многочленов (на случай, если вы недовольны каким-либо из предыдущих предложений).

  • «Комплексные числа от А до Я » Андрееску и Андрики — это всеобъемлющее изложение комплексных чисел. Если вам нужно преподавать эту тему, я настоятельно рекомендую вам взглянуть.

В качестве последнего предупреждения я должен сказать вам, что (по крайней мере, по моему собственному опыту) ориентированные на соревнования учебники, как правило, сосредоточены на быстром развитии навыков решения задач, а не на строгом математическом изложении. Вы можете рассмотреть другой тип учебника, чтобы компенсировать это.

Я бы посоветовал вам взглянуть на книгу Джона П. Д'Анджело и Дугласа Б. Уэста « Математическое мышление: решение задач и доказательства» . Он охватывает широкий спектр тем уровня бакалавриата в автономной форме и начинается с основных понятий, которые, вероятно, будут знакомы описываемому вами типу студентов (математическая логика, методы доказательства, множества и функции). Авторы представляют собой смесь строгого теоретического изложения с практическим подходом к решению проблем с помощью множества упражнений. Однако недостатком является то, что объем некоторых тем довольно ограничен (скорее всего, из-за нехватки места, но я думаю, что это неизбежно, учитывая количество затронутых тем). Надеюсь, вы найдете ее полезной!

Я не думаю, что эта книга подходит. Очевидно, что обязательным условием является знание школьной алгебры. Идея состоит в том, что учащийся будет учиться доказательствам и решению задач посредством другого вида представления обычных школьных тем, в первую очередь алгебры.
Пожалуйста, извините меня за неправильное понимание вашего запроса. Мне кажется, математические олимпиады могут удовлетворить потребности, которые вы только что описали: они позволят вам представить стандартный школьный материал через необычные и сложные задачи. (Мимоходом должен сказать, что примеры вопросов в вашем первом посте напоминают задачи олимпиадного типа). Возможно, вас заинтересуют некоторые ссылки?
Конечно, если вы знаете несколько хороших книг, я был бы признателен. Что бы ни соответствовало критериям, хотя полная замена учебника алгебры, казалось бы, не может быть и речи для такого рода книг.
Ладно, попробую еще раз ответить.

Я увидел это только сегодня, два года спустя. Существует организация и веб-сайт, специально предназначенные для таких молодых студентов. Она называется «Искусство решения проблем». Это название веб-сайта. На титульном листе написано: «Уроки математики для вас слишком просты? Вы обратились по адресу».

У них есть учебники, видео, онлайн-курсы, подготовка к соревнованиям и т. д.