高数学习应该按照这些套路来。
课前有的同学喜欢预习,这点在初高中数学,非常有效,可是在面对高数的时候蒙圈了,因为根本看不懂,不过没关系,高数不用课前预习,因为你也看不懂,但是,上课一定要 认真的听讲,记得是认真的听讲,特别是认真听讲老师的推倒过程,这点是非常重要的,高数不仅仅要知道结果,重要的是过程。
至于在课后,当然还是和普通的数学学习方法一样,及时的复习,复习当天的内容,特别是要做一定量的题目,理解消化和吸收。
当然作业也是一项非常重要的事情,做作业一定要认真,虽然大学抄作业不丢人,因为还有不写作业的,但是,你如果是抄作业那还不如不写,建议认真完成高数的作业,因为实在太重要了。
数学中的无穷以潜无穷和实无穷两种形式出现。
在极限过程中,变量的变化是无止境的,属于潜无穷的形式。而极限值的存在又反映了实无穷过程。最基本的极限过程是数列和函数的极限。
数学分析以它为基础,建立了刻画函数局部和总体特征的各种概念和有关理论,初步成功地描述了现实世界中的非均匀变化和运动。
数学的计算性方面。在初等数学中甚至占了主导的地位。它在高等数学中的地位也是明显的,高等数学除了有很多理论性很强的学科之外,也有一大批计算性很强的学科,如微分方程、计算数学、统计学等。在高度抽象的理论装备下,这些学科才有可能处理现代科学技术中的复杂计算问题。
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大学数学是大学生必修的课程之一,由于大一是过渡期,在大一开设数学这门课程对于教学质量有着重要的作用。下面是我为大家整理的大一数学论文,供大家参考。大一数学论文 范文 篇一:《数学学科德育 教育 渗透思考》 摘要:结合数学学科的特点教师对学生进行道德教育,数学教师要善于在学科教学中渗透德育教育,培养学生尊重事实的科学态度,正确的学习目的,理性思考的精神和科学的态度,培养学生辩证唯物主义世界观,增强学生喜爱数学的兴趣,培养学生高尚的人格特征和思想道德修养。 关键词:数学学科;渗透;德育教育 我国教育部印发《中等职业学校德育大纲》指出,学校要充分发挥主导作用,与家庭、社会密切配合,拓宽德育途径,实现全员、全程、全方位育人。上至教育部下至学校都越来越意识到在学生中进行德育教育的重要性,那么在学校怎么能更好地开展德育教育呢?学科德育就是进行德育教育的重要阵地之一。现今各个国家都把德育教育作为一项非常重要的工作,并且都在积极探讨在学科教学中如何渗透德育教育。因此,我们职业学校的每个教师都应该努力探索德育教育的本质和特点,充分发挥德育的主 渠道 作用。数学学科作为学校学科教育的重要组成部分,有其独特的风格和特点,也应承担着德育教育的任务。第一,数学是一门研究客观物质世界的数量关系及空间形式科学,具有严密的符号体系、独特的公式结构和图像语言,其显著的特点有:高度的抽象性、严密的逻辑性、应用的广泛性和内涵的辩证性。第二,数学学科学习的目的是掌握一定的数学基础知识,形成一定的数学素养,是对学生一生受用的 方法 和能力。这些数学能力包括:空间想象能力、 逻辑思维 能力、基础运算能力和数学建模能力等。第三,数学课作为职业学校 文化 基础课之一,所用资源少,易开展教学活动。结合数学学科的特点,笔者认为可以从以下几点进行德育教育。 1根据中职学校数学学科的特点和数学课的现状,教师的人格 品行和良好的师生关系是进行德育教育的关键数学学科的特点给人的感觉是枯燥、无味,对于职业学校的学生更是如此。德育要讲究艺术性,要充分发挥情感的感染作用。作为一名数学教师在数学课上每位教师尊重和顺应人性、同学的个性,保护同学的尊严,发掘和表扬学生的内在情感,调动他们积极的心理因素。教师动之以情,才能激发学子之情,使之乐其所学。学生感受到教师对他们的关心,从心底上认可这个教师,从而真正建立起新型的科学的师生关系。 2结合数学教材内容,向学生进行爱祖国和爱科学的教育 在用到正负数及运算法则时,教师给学生说明或是让学生自己上网查找相关内容,可以知道在世界闻名的数学典籍《九章算术》中,就已经提出了相关概念,使得代数学早于西方于公元前2000年就已经产生了;著名的勾股定理、“杨辉三角”、圆周率的计算以及著名数学家陈景润的“陈氏定理”、华罗庚发起和推广的优选法等,我国科学的成就令世界各地的每个炎黄子孙自豪,可以激发起学生强烈的爱科学、爱国情和民族自豪感,同时激励学生学习的进取向上精神。 3培养正确的学习动机和目的,提高学生学习数学兴趣,增强社会责任感 我们学习数学的最终目的是能用数学,因而不管是教师还是学生都应该知道数学在我们生活中或是我们所学专业课上的应用。例如我们在学习圆柱时,就可以和汽车专业所学的发动机上的气缸联系起来讲解表面积和体积相关知识;我们在学习分段函数时,就可以和与我们生活相关的水费、电费、出租车收费联系起来等。 4结合数学学科的特点,培养学生理智的思考、按客观规律办事的良好的人格特征 数学是一门自然科学,科学的问题来不得半点虚假,数学语言的精确性使得数学中的结论不会模棱两可。伽利略:世界的奥秘是本巨大的书,而这本书是用数学语言写成的。越来越多的人认为数学语言是各种科学的通用语言,可见数学语言的精确性。在数学的观点下,一加一只能等于2不可能是其他结果,但在其他的学科就不一定了。不管是数学语言还是通过数学推理得到的结果都不允许有任何弄虚作假的行为存在。我们在日常教学中,应该结合数学的思考方式与 学习方法 ,培养学生事实求是,有根有据,勇于改正错误的科学态度和自觉按客观规律办事习惯。 5结合数学学科的特点,对学生进行辩证唯物主义世界观的教育 数学本身的发生和发展过程中就充满着唯物辩证法。恩格斯曾把数学作为“辩证的辅助工具和表现方式”。数学从实践中发现了问题,然后分析已知存在的问题,找出它们间的关系,利用数学知识, 总结 出来的规律,然后回到实践中检验和运用,这正是体现了辩证唯物主义中从感性—理性—实践的认识论观点。 6挖掘数学教材中的美育素材,通过美学教育,培养学生高尚情操和思想道德修养 我国著名数学家华罗庚说:“数学本身也有无穷的美妙。”数学中的符号、图形、数字排列等都蕴藏着丰富的美育因素。可以告诉学生,圆就代表我们的班集体或者是我们的国家,每个同学就像圆上一个个离散的点,集体的形象与荣誉与我们每个人都是息息相关的。在学习集合的交、并、补的运算时,除了说明符号的简洁、和谐美的同时也可灌输团体意识。在学习直角坐标系时,就可以给学生灌输我们做人也应该方方正正坚持自己的原则。学习点的时候,每个点都是由一对有序的实数组成的,可以把坐标看成是在社会中影响我们自身发展的先天因素和后天因素,而后天因素主要决定了我们未来的发展,从而鼓励每个学生从现在开始努力学习、认真做人、锻炼各种能力,一定会有美好的将来。在教学过程中引导学生发现美、欣赏美、讨论美,逐步培养学生的审美意识审美情趣,培养学生高尚情操和思想道德修养,有助于学生全面发展。 综上所述,结合数学学科的特点对学生进行德育教育是可行的。在数学学科教学中,虽然不能像语文、政治那样直接、系统地对学生进行德育教育,但只要我们善于挖掘教材中的德育因素,在教学过程中实事求是,联系实际,善于引导,就能行之有效地进行德育渗透,使学生学习知识的同时各方面的素质不断提高。 参考文献: [1]中等数学教学中的德育新论,网络. [2]高等数学教学中的德育渗透[J].吉林省经济管理干部学院学报. 大一数学论文范文篇二:《浅谈数学教学德育教育的渗透》 摘要:德育在学校教育中占有举足轻重的地位,是方向、是灵魂,位居各育之首。数学作为基础教育的一门重要学科,在培养学生德育方面,应发挥重要的作用。因此,教师应在数学教学中努力寻找德育点,有机渗透德育,把教书与育人紧密地结合在一起。 关键词:小学数学;数学教学;德育教育; 一、引言 有句话说“百年教育、德育为先”,可见学校教育将德育教育放在相当重要的位置。如今,随着社会的快速进步和科学技术的迅猛发展,小学数学德育教育如何从传统的教育模式中挣脱出来,注入完善的、科学性的内涵,形成一套行之有效的新教育模式。数学虽作为一门理性学科,却蕴含着丰富德育内容。可以根据这门学科的特点,进行德育渗透的教育,使得小学生不仅学到书本的知识,还懂得做人的道理! 二、将德育教育渗透到数学学科教材中 根据数学这门学科的特点,以及小学生的接受能力,注入德育教育的、形象生动的图画和有说服力的内容。做到有机结合,自然渗透的效果。众所周知,小学阶段是 儿童 、青少年身心发展的关键时期,对于刚刚步入学校的低年级学生来说,是认知社会和接受新鲜事物的萌芽期,所以小学数学德育教育工作从此刻开始,进行渗透德育教育。小学数学德育教育如细雨,润物无声,数学学科是沙土。在数学教学过程中,教师无时无处不渗透着细雨之水。而小学生犹如长在沙土里的嫩草,吸吮着沙土中的水分。因此,小学数学中德育渗透,就是将德育本身的因素与数学学科所具有的因素有机地结合起来,使德育内容在潜移默化中逐步形成学生个体内在的思想品德。而数学教材是教学工作主要使用的教学工具,也是授课的依据,更是小学生获取知识与理解做人的来源,由此,编制科学有效的数学教材为课堂授课提供有益的方式。在人们以往的观念中,德育教育应该只是和语文、思想品德等学科有关,以目前的教育内涵来看,这种观念是落后的,也是十足错误的。教育学家赫尔巴特曾有教育 名言 :“教学如果没有进行道德教育,只是一种没有目的的手段,道德教育如果没有教学,就是一种失去了手段的目的”。由此可见,将德育教育渗透到数学教学课堂中来是最为重要的,也是最具有原则性的教育。 三、将德育教育渗透到数学教学课堂中 教师在课堂上教学时,充分挖掘数学教材中的德育因素与知识,渗透德育教育。诸如小学数学教材中的例题、习题、注释、解析中,融入不少进行德育的、形象生动的图画,以及由说服力的数学数据或知识点。将德育因素融合数学知识进行传授、能力培养和思想品德教育为一体的综合性教学模式。把显性的教学问题和隐性的德育教育有机地结合起来,从而实现数学的育人功能。无论是在备课中,还是在课堂上,教师要善于找准在数学教学中德育渗透的切入点,以提高课堂教学实效。可以结合教学内容进行德育渗透中华民族悠久灿烂的数学史源远流长,博大精深。也可以运用现代信息技术、多媒体教学手段,将要授课的内容加入生动的德育元素。重要的是在小学数学教学中,要充分联系教材,联系小学生生活实际,善于将渗透德育教育延申到课堂内外。 四、课堂内外相结合,通过数学活动进行渗透德育教育 在小学数学教学的过程中,德育渗透不能只局限在课堂上,还应该与课外学习有机结合,教师可以开展一些课外数学活动渗透德育。要增强数学课堂的趣味性与实践性,营造一种轻松愉快的情境,注重数学知识与现实生活的联系,使学生意识到数学并不是枯燥无味的,数学离不开生活,生活中处处有数学,从而让学生乐此不疲地致力于学习内容。引导学生学会学以致用将知识回归生活,做到学以致用是数学学习的本质归宿,学生要有将数学知识运用到生活中的意识。如在学习乘法估算后,让学生回家后调查每个人一天的用水量,回学校后估算全班60人一天的用水量,再估算全校三千多人的用水量。在巩固新知的同时让学生体会到了水资源的宝贵,珍惜水资源、节约水资源的思想就会在小学生们小小的心灵扎根。又如,在学生学过统计后,让学生回家后调查自己家庭每天使用垃圾袋的数量,然后通过计算一个班的家庭,一个星期,一个月,一年使用垃圾袋的数量,结合我校附近的垃圾场影响环境的现象,最终总结出垃圾袋对环境造成的影响,这样让学生既可以掌握有关数学知识,又对他们进行了环保教育。再比如,培养小学生动手动脑的能力时,督促小学生手、口、脑、眼、耳多种感官并用,这样做,不但能扩大小学生的信息源,创设良好的思维情境。也能满足小学生好动、好奇的特性。例如:教学“长方体认识”,可以先出示学生日常生活中熟悉的长方体实物,如:火柴盒、粉笔盒、砖头等,这些物体都是长方体。然后让学生自己列举长方体实物(书柜、木箱、厚书、铅笔盒等),通过感知实物,学生对什么样的物体是长方体获得了初步的感性认识,从而感受美、享受美。 五、结合数学学科特点,通过德育渗透,培养良好习惯 数学是一门严谨的学科,科学性与逻辑性很强,但可以让小学生在学好数学的同时从中养成严格、认真的好习惯。显而易见,小学生计算粗心,错误率高。而提高计算能力就一定要养成仔细计算的习惯。在平时的教学训练中,教师要时时提醒学生不要抄错数,看清是什么运算,加减时注意进位和退位等等,在这里就不一一举例了。简而言之,只要教师善于挖掘、善于捕捉,时时注意、注重在数学课堂中对学生的德育渗透,数学学科的的德育教育一定会取得很好的成效,最终达到德育、智育的双重教育目的。 参考文献: [1]齐建华.数学教育学[M].郑州大学出版社. [2]管建福.小学数学教学艺术[M]2000 大一数学论文范文篇三:《浅谈大学数学素质拓展课程的教学实践》 0 引言 数学不仅是一种科学的语言和工具,是众多科学与技术必备的基础,而且是一门博大精深的科学,更是一种先进的文化,在人类认识世界和改造世界的过程中一直发挥着重要的作用与影响。建设创新型国家的战略构想,需要大批拔尖创新人才,作为大学中重要基础课的大学数学课程,对此负有重要的责任。数学中许多新概念、新方法的引入和发展,众多数学问题和相关实际问题的解决,十分有利于大学生创新精神、 创新思维 和创新能力的培养[1]。 在大学数学课程学习的过程中,培养学生应用数学的意识和兴趣,逐步提高学生的应用能力是大学数学课程教学改革的重要方向。当前大学数学课的教学,大多仍是以教材为中心,以课堂为中心,实践教学较少,课外科技活动的配合注意不够。这些也都是影响学生数学应用意识和应用能力培养的重要因素,应当有所改革。多年来的教学改革实践表明:开设数学拓展课程与数学选修课程,是激发学生学习数学积极性,培养学生数学应用能力和创新能力的一条行之有效的重要途径。 1 开设数学选修课程的必要性 数学的教学不能仅仅是看出知识的传授,而应该使学生在学习知识、培养能力和提高素质诸方面都得到教益,兼顾数学文化和教学素养方面的要求。 大学非数学专业数学课程分为必修和选修课程,一般工科的本科学生高等数学,线性代数,概率论与数理统计为必修课程。而选修课程则由学生依据自身发展需求和学习时间规划,自主选择。选修型课程以拓展知识结构。数学类选修课的目的是引导学生广泛涉猎不同学科领域[2],拓宽知识面,学习不同学科的思想和方法,进一步打通专业,拓宽知识结构,强化素质,自觉养成主动学习、独立思考的习惯,不断提高自我建构知识、能力和素质的本领,培养探索和创新精神。全面提升素养。促进学生个性的发展和学校办学特色的形成,是一种体现不同基础要求、具有一定开放性的课程。 大学数学教育应以培养学生数学能力和提高学生的数学素养为目标。当前,数学课程教学内容与社会的发展不适应问题主要表现在课程教学内容未能及时反映数学发展的最新成果,依然固守形式演绎体系而忽略了非常重要但非演绎的、非严格的重要内容;局限于于课本,只讲课本中呈现的内容而忽略了课程内容的来源与出处的讲解[3]。在教学上,大学数学教学方式单一,越来越形式化,过于注重概念、定理的推导和证明、计算以及解题的技巧,使得数学远离我们周围的世界,远离我们的日常生活。过分强调数学的逻辑性和严密性,导致学生觉得数学过于抽象无法理解[4]。在教学过程中采用传统陈旧的教育理念:重理论轻计算、重技巧轻思想、重推理轻应用。 在具体教学过程中,多数教师仍局限于传授知识本身,特别是局限于解题方法与技巧的训练,而对于如何在知识载体上培养学生的数学思想、 理性思维 和审美情操,提高他们的数学素养,却重视不够。应积极引导教师运用自己的科研能力去深入钻研教学内容,改进 教学方法 ,在传授数学知识的过程中落实数学在培养学生能力和素质方面的作用。应全面落实“知识传授,能力培养,素质提高”三位一体的教育理念[5]。 数学上的不少概念、方法或理论,有些本身就来自其在现实生产和生活中的原型,并且和人文、管理、工程技术有着密不可分的联系,发现并指出这些的联系,对激发学生学习数学的兴趣,增强他们对数学的理解,是大有益处的。当然这也要求教师广泛的涉猎不同的学科领域,对大学数学教师无疑是一个新的挑战。 2 已开设的拓展课程及模块建设 在上述思想指引下,同时为了适应社会的更高要求和不同层次学生的自身需求,结合我校的实际情况,学校出台相应课程改革 措施 ,主要开展了两个方面的建设工作: 拓展课程的模块建设:在现有的工科数学必修课《高等数学》、《线性代数》、《概率论与数理统计》等课程的基础上,开设了《数学建模》、《工程数学中的理论与方法》、《数学文化》、《投资理财常识》等课程,建立并完善了各门课程的课程简介、教学大纲、教学进度及推荐参考书目等,并结合多媒体的教学手段,搭建并完成了《数学建模》课程的网络教学平台,已对全校师生开放。现正在进行《数学文化》、《工程数学中的理论与方法》两门课程的网络平台建设工作。所开设的《工程数学中的理论与方法》,拟开设的《工程问题中的数学计算-MATLAB》主要针对我校的理、工、农、医专业的学生;《投资理财常识》及拟开设的《运筹学》主要针对我校管经类、质量工程类的学生。 拓展实践的模块建设:以素质拓展作为目标的课程设置,旨在提高学生应用数学知识解决实际问题的动手能力和创新能力,我们主要加强了以下几个方面的工作: ①以项目管理的方式鼓励学生积极参加各类科技活动:提倡学生积极申报项目,如大创项目等,鼓励学生积极参与教师的各类研究项目中,以科研小组或科技小组的形式,发表小论文、小发明、小制作、小专利等; ②以培养学生创新意识为导向的各类学科竞赛活动:为进一步培养学生利用理论知识来解决实际问题的分析能力和应用能力,积极鼓励学生参加各类学科竞赛,如:大学生数学建模比赛、大学生统计建模比赛、大学生创业设计大赛等; ③以学习的态度鼓励学生参加 社会实践 和社会调查活动。社会是一个丰富的大舞台,只有融入社会这个大舞台,才能不断积累社会 经验 ,不断增长社会实践的活动能力,从而提高自身的社会管理和适应能力,将来能更快和更好的为社会服务。 3 取得的成绩和存在的不足 数学建模课程是以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标来组织教学工作。通过教学使学生了解利用数学理论和方法去分析和解决问题的全过程,提高他们分析问题和解决问题的能力,提高他们学习数学的兴趣和应用数学的意识与能力。 工程中的数学理论与方法主要在我校特定的环境下,在学习完工程类数学必修课的基础上,针对高年级学生,加深和延拓数学的理论知识和计算方法,为数学知识要求高的专业(如工程力学专业、通信工程专业等)及准备报 考研 究生的同学提供数学帮助。 数学文化课程在探讨数学文化的起源、收集了众多的数学 故事 和数学家的故事基础上,结合数学思想、数学方法的形成和发展,阐述了数学发展和数学教育中的人文成分,揭示了数学与社会、数学与其他文化的关系。通过该门课程的学习,让学生更进一步了解生活中的数学、数学中的美,学会欣赏数学文化及弘扬数学文化,推动数学教学的进程。 投资理财常识主要向学生介绍股票基金,期货彩票等的基础知识和交易技巧,教学中用到一些基础性的数学知识如差分方程,大数定理等,更多的则是经济、管理人文知识的熏陶,通过学习该课程,学生感觉数学的应用领域广泛,从而进一步激发学生学习数学的积极性。 通过对我校教学情况的初步了解,尤其是针对昆明理工大学数学类拓展课程开设情况的深入调查,发现大多数的学生对课程满意或非常满意。学生感觉最大的收获在于拓展了知识层面,开拓了视野,感觉数学比以前教材中的内容要丰富和有趣的多。但在《数学文化》这类知识性比较强的课程上,学生输入的多,输出的少,不利于学生知识水平的提高。另外,学生对所开设的选修课程知识了解甚少。这表明,学生进行学习所依托的课程知识基础薄弱。通过统计《数学建模》课程学生对课程、教师和自己的期望中了解到,大多数的学生期望通过老师的讲授,能够在课堂上全面了解所学课程知识。只有半数学生希望老师给学生提供自己动手的机会,更多的学生还是习惯于在课堂上扮演倾听的角色,缺乏用数学解决实际问题的意识和能力。最后,担任选修课程的大学数学教师自身的课程水平和教学能力也有待进一步提高。开设大学数学选修课程对广大数学教师也是一个很大的挑战。尤其是在开设的初期,教师除了要改变自己的教学理念和教学方法,还要努力扩大自己的知识面,制定教学大纲,完善教材和教学内容。 4 结束语 大学数学教学是高等教育的一个有机的组成部分,大学数学选修课程是以数学知识与应用技能、学习策略和跨学科运用为主要内容。如何建立和完善行之有效的大学数学提高阶段的课程体系,以满足新时期学生对数学学习的需求以及国家和社会对人才培养的需要,成为当今高校大学数学教学管理部门越来越关注的问题。大学数学选修课程的开设,适应了社会的更高需求,同时也满足了更高层次学生的自身需要。但是,要真正实现课程开设的目的,仍需更多的努力,不断的完善。 首先,急需向各高校教学管理部门、教师,尤其是学生传达课程改革的必要性,提供良好的改革环境和条件。 其次,要用科学的教学理念改革数学选修课程教学实践,完善教学内容,改善教学方法,实施科学的课程评估方式。如“投资理财常识”之类的课程,已不是单纯的数学基础课程,除用到一些基础性的数学知识外,更多的则是经济、管理人文知识,能否将这类课程纳入人文类选修课程,使学社学习知识的同时,获得相应的学分,这是教学管理部门需要解决的问题。 第三,时刻以学生为中心,所开设课程要能够满足学生的需要,能够激发学生的学习兴趣。 第四,教师要进一步提高和完善自己,适应学生的个性要求,改善教学方法,开发学生的主动性和创造性,全面提高学生的综合素质。 最后,针对课程教学中出现的问题,和课程教学效果要能够做到及时调查,不断对课程及教学做出相应调整和改善。大学数学选修课程的开设顺应了时代的要求和学生的需要,只要对之进行不断的完善,必然能够为较高层次的学生开拓出一片新的天地,为他们将来更好地适应社会的需求做好储备。 猜你喜欢: 1. 学习大学数学的心得 2. 数学文化论文3000字 3. 数学大学本科生毕业论文 4. 大学数学科技论文范文 5. 大学数学教育论文范文
牛顿、莱布尼茨和微积分微积分的产生是数学上的伟大创造。它从生产技术和理论科学的需要中产生,又反过来广泛影响着生产技术和科学的发展。如今,微积分已是广大科学工作 者以及技术人员不可缺少的工具。 从微积分成为一门学科来说,是在十七世纪,但是,微分和积分的思想在古代就已经产生了。 公元前三世纪,古希腊的阿基米德在研究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、螺线下面积和旋转双曲体的体积的问题中,就隐含着近代积分学的思想。作为微分学基础的极限理论来说,早在古代以有比较清楚的论述。比如我国的庄周所著的《庄子》一书的“天下篇”中,记有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。三国时期的刘徽在他的割圆术中提到“割之弥细,所失弥小,割之又割,以至于不可割,则与圆周和体而无所失矣。”这些都是朴素的、也是很典型的极限概念。 到了十七世纪,有许多科学问题需要解决,这些问题也就成了促使微积分产生的因素。归结起来,大约有四种主要类型的问题:第一类是研究运动的时候直接出现的,也就是求即时速度的问题。第二类问题是求曲线的切线的问题。第三类问题是求函数的最大值和最小值问题。第四类问题是求曲线长、曲线围成的面积、曲面围成的体积、物体的重心、一个体积相当大的物体作用于另一物体上的引力。 十七世纪的许多著名的数学家、天文学家、物理学家都为解决上述几类问题作了大量的研究工作,如法国的费尔玛、笛卡尔、罗伯瓦、笛沙格;英国的巴罗、瓦里士;德国的开普勒;意大利的卡瓦列利等人都提出许多很有建树的理论。为微积分的创立做出了贡献。 十七世纪下半叶,在前人工作的基础上,英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼茨分别在自己的国度里独自研究和完成了微积分的创立工作,虽然这只是十分初步的工作。他们的最大功绩是把两个貌似毫不相关的问题联系在一起,一个是切线问题(微分学的中心问题),一个是求积问题(积分学的中心问题)。 1605 年 5 月 20 日,在牛顿手写的一面文件中开始有 “ 流数术 ” 的记载,微积分的诞生不妨以这一天为标志。牛顿关于微积分的著作很多写于 1665 - 1676 年间,但这些著作发表很迟。他完整地提出微积分是一对互逆运算,并且给出换算的公式,就是后来著名的牛顿-莱而尼茨公式。 牛顿是那个时代的科学巨人。在他之前,已有了许多积累:哥伦布发现新大陆,哥白尼创立日心说,伽利略出版《力学对话》,开普勒发现行星运动规律--航海的需要,矿山的开发,火松制造提出了一系列的力学和数学的问题,微积分在这样的条件下诞生是必然的。 牛顿于 1642 年出生于一个贫穷的农民家庭,艰苦的成长环境造就了人类历史上的一位伟大的科学天才,他对物理问题的洞察力和他用数学方法处理物理问题的能力,都是空前卓越的。尽管取得无数成就,他仍保持谦逊的美德。 如果说牛顿从力学导致 “ 流数术 ” ,那莱布尼茨则是从几何学上考察切线问题得出微分法。他的第一篇论文刊登于 1684 年的《都市期刊》上,这比牛顿公开发表微积分著作早 3 年,这篇文章给一阶微分以明确的定义。 莱布尼茨 1646 年生于莱比锡。 15 岁进入莱比锡大学攻读法律,勤奋地学习各门科学,不到 20 岁就熟练地掌握了一般课本上的数学、哲学、神学和法学知识。莱布尼茨对数学有超人的直觉,并且对于设计符号很第三。他的微积分符号 “dx\" 和 ”∫” 已被证明是很发用的。 牛顿和莱布尼茨总结了前人的工作,经过各自独立的研究,掌握了微分法和积分法,并洞悉了二者之间的联系。因而将他们两人并列为微积分的创始人是完全正确的,尽管牛顿的研究比莱布尼茨早 10 年,但论文的发表要晚 3 年,由于彼此都是独立发现的,曾经长期争论谁是最早的发明者就毫无意义。牛顿和莱尼茨的晚年就是在这场不幸的争论中度过的。 牛顿的“流数术” 数学史的另一次飞跃就是研究“形”的变化。17世纪生产力的发展推动了自然科学和技术的发展,不但已有的数学成果得到进一步巩固、充实和扩大,而且由于实践的需要,开始研究运动着的物体和变化的量,这样就获得了变量的概念,研究变化着的量的一般性和它们之间的依赖关系。到了17世纪下半叶,在前人创造性研究的基础上,英国大数学家、物理学家艾萨克?牛顿(1642~1727)是从物理学的角度研究微积分的,他为了解决运动问题,创立了一种和物理概念 直接联系的数学理论,即牛顿称之为“流数术”的理论,这实际上就是微积分理论。牛顿的有关“流数术”的主要著作是《求曲边形面积》、《运用无穷多项方程的计算法》和《流数术和无穷极数》。这些概念是力不概念的数学反映。牛顿认为任何运动存在于空间,依赖于时间,因而他把时间作为自变量,把和时间有关的固变量作为流量,不仅这样,他还把几何图形――线、角、体,都看作力学位移的结果。因而,一切变量都是流量。 牛顿指出,“流数术”基本上包括三类问题。 (1)已知流量之间的关系,求它们的流数的关系,这相当于微分学。 (2)已知表示流数之间的关系的方程,求相应的流量间的关系。这相当于积分学,牛顿意义下的积分法不仅包括求原函数,还包括解微分方程。 (3)“流数术”应用范围包括计算曲线的极大值、极小值,求曲线的切线和曲率,求曲线长度及计算曲边形面积等。 牛顿已完全清楚上述(1)与(2)两类问题中运算是互逆的运算,于是建立起微分学和积分学之间的联系。 牛顿在1665年5月20日的一份手稿中提到“流数术”,因而有人把这一天作为诞生微积分的标志。 莱布尼茨使微积分更加简洁和准确 而德国数学家莱布尼茨(. Leibniz 1646~1716)则是从几何方面独立发现了微积分,在牛顿和莱布尼茨之前至少有数十位数学家研究过,他们为微积分的诞生作了开创性贡献。但是他们这些工作是零碎的,不连贯的,缺乏统一性。莱布尼茨创立微积分的途径与方法与牛顿是不同的。莱布尼茨是经过研究曲线的切线和曲线包围的面积,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则的。牛顿在微积分的应用上更多地结合了运动学,造诣较莱布尼茨高一等,但莱布尼茨的表达形式采用数学符号却又远远优于牛顿一筹,既简洁又准确地揭示出微积分的实质,强有力地促进了高等数学的发展。 莱布尼茨创造的微积分符号,正像印度――阿拉伯数码促进了算术与代数发展一样,促进了微积分学的发展。莱布尼茨是数学史上最杰出的符号创造者之一。 牛顿当时采用的微分和积分符号现在不用了,而莱布尼茨所采用的符号现今仍在使用。莱布尼茨比别人更早更明确地认识到,好的符号能大大节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。 牛顿和莱布尼茨建立微积分的出发点是直观的无穷小量,因此这门学科早期也称为无穷小分析,这正是现在数学中分析学这一大分支名称的来源。牛顿研究微积分着重于从运动学来考虑,莱布尼茨却是侧重于几何学来考虑的。 牛顿在1671年写了《流数法和无穷级数》,这本书直到1736年才出版,它在这本书里指出,变量是由点、线、面的连续运动产生的,否定了以前自己认为的变量是无穷小元素的静止集合。他把连续变量叫做流动量,把这些流动量的导数叫做流数。牛顿在流数术中所提出的中心问题是:已知连续运动的路径,求给定时刻的速度(微分法);已知运动的速度求给定时间内经过的路程(积分法)。 德国的莱布尼茨是一个博才多学的学者,1684年,他发表了现在世界上认为是最早的微积分文献,这篇文章有一个很长而且很古怪的名字《一种求极大极小和切线的新方法,它也适用于分式和无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》。就是这样一片说理也颇含糊的文章,却有划时代的意义。他以含有现代的微分符号和基本微分法则。1686年,莱布尼茨发表了第一篇积分学的文献。他是历史上最伟大的符号学者之一,他所创设的微积分符号,远远优于牛顿的符号,这对微积分的发展有极大的影响。现在我们使用的微积分通用符号就是当时莱布尼茨精心选用的。 微积分学的创立,极大地推动了数学的发展,过去很多初等数学束手无策的问题,运用微积分,往往迎刃而解,显示出微积分学的非凡威力。 前面已经提到,一门科学的创立决不是某一个人的业绩,他必定是经过多少人的努力后,在积累了大量成果的基础上,最后由某个人或几个人总结完成的。微积分也是这样。不幸的事,由于人们在欣赏微积分的宏伟功效之余,在提出谁是这门学科的创立者的时候,竟然引起了一场悍然大波,造成了欧洲大陆的数学家和英国数学家的长期对立。英国数学在一个时期里闭关锁国,囿于民族偏见,过于拘泥在牛顿的“流数术”中停步不前,因而数学发展整整落后了一百年。 其实,牛顿和莱布尼茨分别是自己独立研究,在大体上相近的时间里先后完成的。比较特殊的是牛顿创立微积分要比莱布尼词早10年左右,但是整是公开发表微积分这一理论,莱布尼茨却要比牛顿发表早三年。他们的研究各有长处,也都各有短处。那时候,由于民族偏见,关于发明优先权的争论竟从1699年始延续了一百多年。 应该指出,这是和历史上任何一项重大理论的完成都要经历一段时间一样,牛顿和莱布尼茨的工作也都是很不完善的。他们在无穷和无穷小量这个问题上,其说不一,十分含糊。牛顿的无穷小量,有时候是零,有时候不是零而是有限的小量;莱布尼茨的也不能自圆其说。这些基础方面的缺陷,最终导致了第二次数学危机的产生。 直到19世纪初,法国科学学院的科学家以柯西为首,对微积分的理论进行了认真研究,建立了极限理论,后来又经过德国数学家维尔斯特拉斯进一步的严格化,使极限理论成为了微积分的坚定基础。才使微积分进一步的发展开来。任何新兴的、具有无量前途的科学成就都吸引着广大的科学工作者。在微积分的历史上也闪烁着这样的一些明星:瑞士的雅科布·贝努利和他的兄弟约翰·贝努利、欧拉、法国的拉格朗日、…… 欧氏几何也好,上古和中世纪的代数学也好,都是一种常量数学,微积分才是真正的变量数学,是数学中的大革命。微积分是高等数学的主要分支,不只是局限在解决力学中的变速问题,它驰骋在近代和现代科学技术园地里,建立了数不清的丰功伟绩。 留给后人的思考 从始创微积分的时间说牛顿比莱布尼茨大约早10年,但从正式公开发表的时间说牛顿却比莱布尼茨要晚。牛顿系统论述“流数术”的重要著作《流数术和无穷极数》是1671年写成的,但因1676年伦敦大火殃及印刷厂,致使该书1736年才发表,这比莱布尼茨的论文要晚半个世纪。另外也有书中记载:牛顿于1687年7月,用拉丁文发表了他的巨著《自然哲学的数学原理》,在此文中提出了微积分的思想。他用“0”表示无限小增量,求出瞬时变化率,后来他把变量X称为流量,X的瞬时变化率称为流数,整个微积分学称为“流数学”,事实上,他们二人是各自独立地建立了微积分。最后还应当指出的是,牛顿的“流数术”,在概念上是不够清晰的,理论上也不够严密,在运算步骤中具有神秘的色彩,还没有形成无穷小及极限概念。牛顿和莱布尼茨的特殊功绩在于,他们站在更高的角度,分析和综合了前人的工作,将前人解决各种具体问题的特殊技巧,统一为两类普通的算法――微分与积分,并发现了微分和积分互为逆运算,建立了所谓的微积分基本定理(现今称为牛顿――莱布尼茨公式),从而完成了微积分发明中最关键的一步,并为其深入发展和广泛应用铺平了道路。由于受当时历史条件的限制,牛顿和莱布尼茨建立的微积分的理论基础还不十分牢靠,有些概念比较模糊,因此引发了长期关于微积分的逻辑基础的争论和探讨。经过18、19世纪一大批数学家的努力,特别是在法国数学家柯西首先成功地建立了极限理论之后,以极限的观点定义了微积分的基本概念,并简洁而严格地证定理即牛顿―莱布尼茨公式,才给微积分建立了一个基本严格的完整体系。 不幸的是牛顿和莱布尼茨各自创立了微积分之后,历史上发生了优先权的争论,从而使数学家分为两派,欧洲大陆数学家两派,欧洲大陆的数学家,尤其是瑞士数学家雅科布?贝努利(1654~1705)和约翰?贝努利(1667~1748)兄弟支持莱布尼茨,而英国数学家捍卫牛顿,两派争吵激烈,甚至尖锐到互相敌对、嘲笑。牛顿死后,经过调查核实,事实上,他们各自独立地创立了微积分。这件事的结果致使英国和欧洲大陆的数学家停止了思想交流,使英国人在数学上落后了一百多年,因为牛顿在《自然哲学的数学原理》中使用的是几何方法,英国人差不多在一百多年中照旧使用几何工具,而大陆的数学家继续使用莱布尼茨的分析方法,并使微积分更加完善,在这100年中英国甚至连大陆通用的微积分都不认识。虽然如此,科学家对待科学谨慎和刻苦的精神还是值得我们学习的。 莱布尼兹 莱布尼兹 (1646-1716) 莱布尼兹是17、18世纪之交德国最重要的数学家、物理学家和哲学家,一个举世罕见的科学天才。他博览群书,涉猎百科,对丰富人类的科学知识宝库做出了不可磨灭的贡献。 生平事迹莱布尼兹出生于德国东部莱比锡的一个书香之家,广泛接触古希腊罗马文化,阅读了许多著名学者的著作,由此而获得了坚实的文化功底和明确的学术目标。15岁时,他进了莱比锡大学学习法律,还广泛阅读了培根、开普勒、伽利略、等人的著作,并对他们的著述进行深入的思考和评价。在听了教授讲授欧几里德的《几何原本》的课程后,莱布尼兹对数学产生了浓厚的兴趣。17岁时他在耶拿大学学习了短时期的数学,并获得了哲学硕士学位。 20岁时他发表了第一篇数学论文《论组合的艺术》。这是一篇关于数理逻辑的文章,其基本思想是出于想把理论的真理性论证归结于一种计算的结果。这篇论文虽不够成熟,但却闪耀着创新的智慧和数学才华。 莱布尼兹在阿尔特道夫大学获得博士学位后便投身外交界。在出访巴黎时,莱布尼兹深受帕斯卡事迹的鼓舞,决心钻研高等数学,并研究了笛卡儿、费尔马、帕斯卡等人的著作。他的兴趣已明显地朝向了数学和自然科学,开始了对无穷小算法的研究,独立地创立了微积分的基本概念与算法,和牛顿并蒂双辉共同奠定了微积分学。1700年被选为巴黎科学院院士,促成建立了柏林科学院并任首任院长。 始创微积分 17世纪下半叶,欧洲科学技术迅猛发展,由于生产力的提高和社会各方面的迫切需要,经各国科学家的努力与历史的积累,建立在函数与极限概念基础上的微积分理论应运而生了。微积分思想,最早可以追溯到希腊由阿基米德等人提出的计算面积和体积的方法。1665年牛顿创始了微积分,莱布尼兹在1673-1676年间也发表了微积分思想的论著。以前,微分和积分作为两种数学运算、两类数学问题,是分别加以研究的。卡瓦列里、巴罗、沃利斯等人得到了一系列求面积(积分)、求切线斜率(导数)的重要结果,但这些结果都是孤立的,不连贯的。只有莱布尼兹和牛顿将积分和微分真正沟通起来,明确地找到了两者内在的直接联系:微分和积分是互逆的两种运算。而这是微积分建立的关键所在。只有确立了这一基本关系,才能在此基础上构建系统的微积分学。并从对各种函数的微分和求积公式中,总结出共同的算法程序,使微积分方法普遍化,发展成用符号表明了微积分基本 示的微积分运算法则。 然而关于微积分创立的优先权,数学上曾掀起了一场激烈的争论。实际上,牛顿在微积分方面的研究虽早于莱布尼兹,但莱布尼兹成果的发表则早于牛顿。莱布尼兹在1684年10月发表的《教师学报》上的论文,“一种求极大极小的奇妙类型的计算”,在数学史上被认为是最早发表的微积分文献。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》的第一版和第二版也写道:“十年前在我和最杰出的几何学家G、W莱布尼兹的通信中,我表明我已经知道确定极大值和极小值的方法、作切线的方法以及类似的方法,但我在交换的信件中隐瞒了这方法,……这位最卓越的科学家在回信中写道,他也发现了一种同样的方法。他并诉述了他的方法,它与我的方法几乎没有什么不同,除了他的措词和符号而外。”因此,后来人们公认牛顿和莱布尼兹是各自独立地创建微积分的。牛顿从物理学出发,运用集合方法研究微积分,其应用上更多地结合了运动学,造诣高于莱布尼兹。莱布尼兹则从几何问题出发,运用分析学方法引进微积分概念、得出运算法则,其数学的严密性与系统性是牛顿所不及的。莱布尼兹认识到好的数学符号能节省思维劳动,运用符号的技巧是数学成功的关键之一。因此,他发明了一套适用的符号系统,如,引入dx 表示x的微分,∫表示积分,dnx表示n阶微分等等。这些符号进一步促进了微积分学的发展。 1713年,莱布尼兹发表了《微积分的历史和起源》一文,总结了自己创立微积分学的思路,说明了自己成就的独立性。 莱布尼兹在数学方面的成就是巨大的,他的研究及成果渗透到高等数学的许多领域。他的一系列重要数学理论的提出,为后来的数学理论奠定了基础。莱布尼兹曾讨论过负数和复数的性质,得出复数的对数并不存在,共扼复数的和是实数的结论。在后来的研究中,莱布尼兹证明了自己结论是正确的。他还对线性方程组进行研究,对消元法从理论上进行了探讨,并首先引入了行列式的概念,提出行列式的某些理论。此外,莱布尼兹还创立了符号逻辑学的基本概念,发明了能够进行加、减、乘、除及开方运算的计算机和二进制,为计算机的现代发展奠定了坚实的基础。 丰硕的物理学成果 莱布尼兹的物理学成就也是非凡的。他发表了《物理学新假说》,提出了具体运动原理和抽象运动原理,认为运动着的物体,不论多么渺小,他将带着处于完全静止状态的物体的部分一起运动。他还对笛卡儿提出的动量守恒原理进行了认真的探讨,提出了能量守恒原理的雏型,并在《教师学报》上发表了“关于笛卡儿和其他人在自然定律方面的显著错误的简短证明”,提出了运动的量的问题,证明了动量不能作为运动的度量单位,并引入动能概念,第一次认为动能守恒是一个普通的物理原理。他又充分地证明了“永动机是不可能”的观点。他也反对牛顿的绝对时空观,认为“没有物质也就没有空见,空间本身不是绝对的实在性”,“空间和物质的区别就象时间和运动的区别一样,可是这些东西虽有区别,却是不可分离的”。在光学方面,莱布尼兹也有所建树,他利用微积分中的求极值方法,推导出了折射定律,并尝试用求极值的方法解释光学基本定律。可以说莱布尼兹的物理学研究一直是朝着为物理学建立一个类似欧氏几何的公理系统的目标前进的。 发明乘法计算机 德国人莱布尼兹发明了乘法计算机,他受中国易经八卦的影响最早提出二进 制运算法则。莱布尼兹对帕斯卡的加法机很感兴趣。于是,莱布尼兹也开始了对计算机的研究。1672年1月,莱布尼兹搞出了一个木制的机器模型,向英国皇家学会会员们做了演示。但这个模型只能说明原理,不能正常运行。 1674年,最后定型的那台机器,就是由奥利韦一人装配而成的。莱布尼兹的这台乘法机长约1米,宽30厘米,高25厘米。它由不动的计数器和可动的定位机构两部分组成。整个机器由一套齿轮系统来传动,它的重要部件是阶梯形轴,便于实现简单的乘除运算。莱布尼兹设计的样机,先后在巴黎、伦敦展出。由于他在计算设备上的出色成就,被选为英国皇家学会会员。 中西文化交流之倡导者 莱布尼兹对中国的科学、文化和哲学思想十分关注,是最早研究中国文化和中国哲学的德国人。他向耶酥会来华传教士格里马尔迪了解到了许多有关中国的情况,包括养蚕纺织、造纸印染、冶金矿产、天文地理、数学文字等等,并将这些资料编辑成册出版。他认为中西相互之间应建立一种交流认识的新型关系。在《中国近况》一书的绪论中,莱布尼兹写道:“全人类最伟大的文化和最发达的文明仿佛今天汇集在我们大陆的两端,即汇集在欧洲和位于地球另一端的东方的欧洲——中国。”“中国这一文明古国与欧洲相比,面积相当,但人口数量则已超过。”“在日常生活以及经验地应付自然的技能方面,我们是不分伯仲的。我们双方各自都具备通过相互交流使对方受益的技能。在思考的缜密和理性的思辩方面,显然我们要略胜一筹”,但“在时间哲学,即在生活与人类实际方面的伦理以及治国学说方面,我们实在是相形见拙了。”在这里,莱布尼兹不仅显示出了不带“欧洲中心论”色彩的虚心好学精神,而且为中西文化双向交流描绘了宏伟的蓝图,极力推动这种交流向纵深发展,是东西方人民相互学习,取长补短,共同繁荣进步。莱布尼兹为促进中西文化交流做出了毕生的努力,产生了广泛而深远的影响。 由于莱布尼茨在牛顿完成其前两段工作之后曾访问巴黎(1672年)和伦敦(1673年),并且和了解牛顿微积分工作的科学家们通过信,因而被指责为“剽窃者”。这使他起而为自己的名誉辨护,因而使这场争论达到了相当激烈的地步。许多数学家都被牵扯了进来,直到使欧洲数学家分成两派,大陆的数学家们为莱布尼茨辩护,英国的数学家们则捍卫牛顿,以至长期对立,形成学术上的门户之见,达到双方停止了学术思想交流的程度,影响了此后一段时间的数学进展。在牛顿和莱布尼茨都已逝世之后进行的调查表明:虽然牛顿的大部分工作是在莱布尼茨之前做的,但莱布尼茨也是微积分主要思想的独立创立者,他们都同样地接受了前辈数学家的启发,同样地作出了自己的独立贡献。在以前的科学史上我们已经看到,在以后的科学史上我们还将一再地看到这种同一发现在大致相同的时间被完全不同甚至互不相识的人们独立完成的现象。这种现象的大量出现,最好不过地说明:是科学的发展造就了杰出的科学家,而不是杰出科学家的个人天赋决定了科学的发展。
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“数学是美的。”经常有数学家这么讲,那么,数学到底美不美呢?大一第二学期我们接触了高数这门课,本来觉得应该比高中的数学稍微难一点吧,可是一上课才发现并不是难一点,而是难很多很多,比高中的数学更加抽象,更加难理解。但是慢慢的你会发现其实高数是一门学问,而且这门学问也有他的美。仔细想了想,发现数学的美体现在方方面面,就比如自然之美,简洁之美,对称之美,逻辑之美等等,中国悠久历史所积淀出来的文学底蕴,为中国的数学染上了一层夺目的别样的颜色,这就是数学之美,总之,数学并不像有些人认为的那般鼓噪乏味,他不是定理公式的积累,而是一种美的学科。在中国书香四溢的文学背景下,数学也闪烁着不一样的光辉。也经常听到有同学发出这样的疑问:“我们为什么要学数学?”不知道这些人当中有没有认真思考过这个问题,我倒是稀里糊涂读到大学才明白一点的。数学,我们学的应该是一种严谨的思维,一种观念。出了学校门,如果我们还能经常使用数学的眼光来观察周围事物,那么,这个数学才没有白学。我一直觉得,如果你把函数真学懂了,对已知和未知的依存关系就会特别敏感,社会上的许多看似纷繁复杂的事件,在你眼里就能看到关键因素,形成函数式。你会有另一种看待万事万物人视野。我们学数学,目的是学解题技巧?是挤进名校的砝码?还是将来能谋份不错的职业?数学的发源地在希腊,注定数学的性格就是超越的,我们把它作为换取利益的工具时,一开始这条路就走岔来的。所以,要培养好我们学数学,最初就要培养我们有良好的数学素养,求真,求美,求善。当然,数学一直是人类文明发展的主要文化力量,同时人类文化的发展又极大地影响了数学的进步;而且,数学还是一种艺术,因此,数学不但具有科学价值,还具有文化和艺术的价值。那么,这就需要我们一步步的认知到数学的各种价值,可以从生活中的数学学得数学思想方法与文化以及数学与人文精神、文化素质间的联系。总之学好高数,此生不后悔。
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