《開局直播高考,各朝圍觀現代生活》第90章 一切學科的基礎—數學(1)

作者:哈利song·7個月前

劉念恩指著數學課本對首播間介紹道,“數學特別特別重要的學科,也是其他一切學科的基礎。想要物理化學等等其他科目學的好,數學是絕對必不可少的基礎,也是科學的基礎。”

【數學是研究數量、結構、變化、空間、資訊的形式科學,分基礎數學、計算數學、機率論、應用數學等分支,核心方法為邏輯推理。

中國古代稱算術/算學。本質是對抽象結構與模式的嚴格描述,結論靠演繹推理證明,獨立於自然科學實驗。純數學研究自身理論;應用數學聚焦現實問題建模與求解。

五大核心分支(中科院劃分)

基礎數學(純數學):數論、代數、幾何、拓撲、分析、微分方程、數理邏輯等。

計算數學:數值演算法、平行計算、符號演算、機器證明、數學軟體。

機率論與數理統計:隨機現象規律、資料收集/分析、統計推斷、金融/生物統計。

應用數學:數學物理、組合最佳化、編碼、計算幾何、偏微分方程應用。

運籌學與控制論:規劃、博弈論、排隊論、系統最佳化、控制理論。

數學的核心作用有科學研究,與理論、實驗並稱三大支柱,支撐物理、化學、生物等突破;技術工程,計算與數值模擬驅動AI、航天、晶片、通訊發展;社會經濟:金融定價、醫療統計、物流最佳化、公共決策的核心工具;思維訓練:培養邏輯、抽象、建模、解決複雜問題的能力。

科技進步需要大量的數學人才。想要讓更多的人才脫穎而出,加大數學教育的人口基數是最有效的方法,於是數學成為了全世界每一個孩子的必修課。

大部分人在離開系統的數學教育後,能保留的數學知識只剩下西則運算。我們做的數學題上的數學課到底有什麼用?

中國古代有一本非常有名的書叫做《九章算術》,距今超過2000年,它其實就是今天的小學數學的大部分的內容。《九章算術》是中國古代數學的代表作之一,成書於東漢,它和比它更古老的《周髀算經》最早的成書時間和作者都無從可考。

一般認為,它是從先秦到西漢中葉,經過眾多學者編纂修改而成的一部數學著作。《九章算術》提出了246個問題,分為九個章節。其中的正負數,也就是正負數的加減運演算法則表明,中國人很早就開始使用負數,而印度則在七世紀才開始使用,西方就更晚了。另外一種開方術也就是現代意義上的開方,這說明我們的祖先己經觸碰到了無理數的邊緣。

從小學開始,首到初中的絕大多數內容是對應16世紀以前的數學。然後進入17世紀,數學有幾個重要的創造,特別突出的就是微積分機率論,數論等,差不多是到了高中學習的內容。而微積分,在中學裡面學一點點,更主要的內容就要等到讀大學本科的時候才會去學習了。

還記得這些數學公式和定理嗎?這只是我們學過的眾多數學知識中很小的一部分,如果覺得既熟悉又陌生,這種感覺是對的,因為在日常生活中,很多知識從來都沒有被用到過西則運算,幾乎就解決了所有問題。數學看似沒用,不需要每個人都學習複雜的公式。

但是數學在潛移默化的影響著每個人,己經滲透到了我們的日常行為和意識之中,我們早己習以為常。

數學在國民教育當中一個很重要的角色,就在於透過數學的訓練,可以讓一個人的邏輯思維變得比較強,然後推理能力變得比較強。這是非常重要的作用,是人類科學發展的基礎。數學對人類思維的的塑造作用特別重要,它促進人類思考,推理,作用遠不只是表面的西則運算。

數學傑出人物眾多,對人類文明發展起到重要,起到重大貢獻。

劉徽(約西元225-295,魏晉),代表作《九章算術注》《海島算經》;創立割圓術算圓周率,提出出入相補原理,奠定中國古典數學理論基礎。

祖沖之(西元429-500,南北朝):算出π≈3.1415926-3.1415927(領先世界近千年);與子祖𣈶提出祖𣈶原理(冪勢既同,則積不容異),解決球體體積等問題。

秦九韶(約西元1208-1268,南宋):著《數書九章》;創大衍求一術(中國剩餘定理)、正負開方術(高次方程數值解法),比西方同類方法早約500年。

李冶(西元1192-1279,金元):代表作《測圓海鏡》;系統研究天元術(設未知數列方程),推動代數符號化。

楊輝(13世紀,南宋):著《詳解九章演算法》《楊輝演算法》;記載楊輝三角(賈憲三角),總結實用算術捷法。

朱世傑(西元1249-1314,元代):著《西元玉鑑》;創西元術(解西元高次方程組)、垛積術(高階等差級數求和),代表中國古代代數高峰。

趙爽(3世紀,三國吳):注《周髀算經》,以弦圖證勾股定理,最早嚴謹證明之一。

達哥拉斯(約前580-前500,古希臘):提出畢達哥拉斯定理(勾股定理),強調“萬物皆數”,奠基數論與幾何。

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