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想要学好数学应该知道的一些常识

来源:学大教育     时间:2014-01-24 21:47:47


  很多人想要学好数学,但是却是无论如何都学不好,这是为什么呢?小编想了一下,大概是他们不知道一些基础的东西吧,就像是要认识一个人,你首先要大概的了解他吧!因此今天分享给大家的是想要学好数学应该知道的一些常识。

  一、什么是数学?

  恩格思说:“纯数学的对象是现实世界的空间形式与数量关系。”数学包括纯粹数学、应用数学以及这两者与其它学科的交叉部分,它是一门集严密性、逻辑性、精确性和创造力与想象力于一体的学问,也是自然科学、技术科学、社会科学管理科学等的巨大智力资源。数学具有自己独一无二的语言系统——数学语言,数学具有独特的价值判断标准——独特的数学认识论。数学不仅是研究其它自然科学与社会科学的重要工具,它本身也是一种文化,数学从一个方面反映了人类智力发展的高度。数学有其自身的美,一些从事数学工作的人把数学看作是艺术。然而随着科学的不断发展,数学研究的对象已远远超过一般的空间形式和数量关系。数学的抽象性和应用性向两个极端同时有了巨大的发展。如果把抽象数学看成是“根”,把应用数学看成是“叶”,那么数学已是自然科学中的一棵枝繁叶茂的参天大树。

  我们所处的时代是信息时代,它的一个重要特征是数学的应用向一切领域渗透,高科技与数学的关系日益密切,产生了许多与数学相结合的新学科。随着当今社会日益数学化,一些有远见的科学家就曾经深刻指出:“信息时代高科技的竞争本质上是数学的竞争。”

  二、数学的应用

  数学是科学的“王后”和“仆人”。按一般的理解,女王是高雅。权威和至尊至贵的,是阳春白雪,在科学中只有纯粹数学才具有这样的特点。简洁明了的数学定理一经证明就是永恒的真理,极其优美而且无懈可击。另一方面,科学和工程的各个分支都在不同程度上大量使用数学,享受着数学的贡献。这时数学科学就是仆人,英文书名中servant这个字在英文里有“供人们利用之物,有用的服务工具”的意思。这一提法巧妙地说明了数学在整个科学中的地位和作用,正确认识和理解数学科学的重要性对于发展科学、经济以及教育是十分重要的。

  1、数学是其它学科的基础

  无论是物理、化学、生物、还是信息、经济、管理等新兴学科甚至于人文学科的学习,数学方法都是必要的基础工具。过去人们一至认为,数学是科学和工程学的通用语言。你要向大家描述你的发现和成果,那么你就必须掌握数学、应用数学。而现在,上至天气预报,下至污水处理,甚至超市进货的周期、数量,公共交通线路的规划、设计都要用到数学。数学建模及相关的计算,正在成为工程设计的关键。就是过去很少用到数学的医学、生物等领域也有了很多的应用。如在心血管病的诊断方面,用上了流体力学的基本方程,做手术前可以用计算机模拟各种情况下可能出现的结果,作为诊断参考;神经科用数学来分析各种节律等。在生物DNA的研究中也大量地应用了数学知识,其双螺旋结构就是与几何相关的问题。

  2、数学在其它领域的应用

  20世纪最大的科学成就莫过于爱因斯坦的狭义和广义相对论了,但是如果没有黎曼于1854年发明的黎曼几何,以及凯莱,西勒维斯特和诺特等数学家发展的不变量理论,爱因斯坦的广义相对论和引力理论就不可能有如此完善的数学表述。爱因斯坦自己也不止一次地说过这一点。

  计算的技艺——数值分析以及运算速度的问题(计算机的制造),牛顿、莱布尼兹、欧拉、高斯都曾给予系统研究,它们一直是数学的重要部分。在现代计算机的发展研制中数学家起了决定性的作用。莱布尼兹,贝巴奇等数学家都曾研制过计算机。20世纪30年代,符号逻辑的研究十分活跃,丘奇,哥德尔,波斯特和其他学者研究了形式语言。经过他们以及图灵的研究工作;形成了可计算性这个数学概念。1935年前后,图灵建立了通用计算机的抽象模型。这些成果为后来冯·诺伊曼和他的同事们制造带有存储程序的计算机,为形式程序的发明提供了理论框架。

  表面看来,数学与人文科学,社会科学联系并不是很紧密,毕竟一位作家没有必要绞尽脑汁去证明哥德巴赫猜想,一位画家不需要懂得微积分的知识,实际上,人文科学也是不能脱离数学的,作为理性基础和代表的数学思想方法,数学精神被人们注入文学、艺术、政治、经济、伦理、宗教等众多领域。

  数学对社会科学、人文科学的作用,影响主要不是很直观的公式、定理,而是抽象的数学方法和数学思想,其中最突出的莫过于演绎方法,亦即演绎推理,演绎证明,就是从已认可的事实推导出新命题,承认这些作为前提的事实就必须接受推导出的新命题。哲学上,研究一些永恒的话题,诸如生与死等,这些课题是无法用简单归纳(反复试验法),类比推理来研究的,只能求助于数学方法——演绎推理。类似的例子还有很多,数学在一定程度上影响了众多哲学思想的方向和内容,从古希腊的毕达可拉斯学派哲学到近代的唯理论,经验论直到现代的逻辑证实主义,分析哲学等,都可以证明这一点。

  数学还对音乐,绘画,语言学研究,文学批评理论产生了一定的影响。

  在音乐方面,自从乐器的弦长和音调之间存在密切关系的事实被发现后,这项研究就从来没有中止过,美学上对黄金分割的研究也是一个不可或缺的话题。文艺复兴以前,绘画被看作同作坊工人一样低贱的职业,文艺复兴开始以后,画家们开始用数学原理如平面几何、三视图、平面直角坐标系等指导绘画艺术,达芬奇的透视论就是一个突出的例子(借助平面几何知识,达到绘画上所追求的视觉效果——远物变近,小物变大),从此,绘画步入了人类艺术的殿堂。

  从实际应用来看,许多社会科学,人文科学也离不开数学。

  在研究历史,政治时,用到最多的方法就是统计,统计学在问世之初就被称作政治数学,可见其地位之尊宠。

  历史学的一大分支考古学更是离不开数学,如三角计算、指数函数、对数函数等。考古离不开物理,化学方法,但这两门学科缺少了作为工具的数学,将一无是处。

  很多高中数学知识,如集合、映射、加法原理、乘法原理等在日常的工作和生活学习中“经常被用到”,而如概率分析、函数的极值与导数问题虽然在人们的日常生活中并不那么普遍,但却在现代经济发展中起着举足轻重的作用。

  例如概率分析,也是应用数学的一门基础学科,它能通过研究各种不确定因素发生不同幅度变动的概率分布及其对方案的经济效果的影响,对方案的净现金流量及经济效果指标作出某种概率描述,从而能够对方案的风险情况作出比较准确的判断。因此,在实际工作中,如果能通过统计分析给出在方案寿命期内影响方案现金流量的不确定因素可能出现的各种状态及其发生概率,就可能过对各种因素的不同状态进行组合,求出所有可能出现的方案净现金流量序列及其发生概率,就可计算出方案的净现值、期望值与方差。

  为了适用经济高速发展的需要,高中数学中相应加强函数内容的教学,增加概率统计、线性规划、数学模型等内容。

  哎看完上面的介绍后,你是不是想要感叹数学的神奇,的确数学和我们的生活息息相关,因此想要学好数学应该知道的一些常识。

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