数学小论文一
关于“0”
0,可以说是人类最早接触的数了。我们祖先开始只认识没有和有,其中的没有便是0了,那么0是不是没有呢?记得小学里老师曾经说过“任何数减去它本身即等于0,0就表示没有数量。”这样说显然是不正确的。我们都知道,温度计上的0摄氏度表示水的冰点(即一个标准大气压下的冰水混合物的温度),其中的0便是水的固态和液态的区分点。而且在汉字里,0作为零表示的意思就更多了,如:1)零碎;小数目的。2)不够一定单位的数量……至此,我们知道了“没有数量是0,但0不仅仅表示没有数量,还表示固态和液态水的区分点等等。”
“任何数除以0即为没有意义。”这是小学至中学老师仍在说的一句关于0的“定论”,当时的除法(小学时)就是将一份分成若干份,求每份有多少。一个整体无法分成0份,即“没有意义”。后来我才了解到a/0中的0可以表示以零为极限的变量(一个变量在变化过程中其绝对值永远小于任意小的已定正数),应等于无穷大(一个变量在变化过程中其绝对值永远大于任意大的已定正数)。从中得到关于0的又一个定理“以零为极限的变量,叫做无穷小”。
“105、203房间、2003年”中,虽都有0的出现,粗“看”差不多;彼此意思却不同。105、2003年中的0指数的空位,不可删去。203房间中的0是分隔“楼(2)”与“房门号(3)”的(即表示二楼八号房),可删去。0还表示……
爱因斯坦曾说:“要探究一个人或者一切生物存在的意义和目的,宏观上看来,我始终认为是荒唐的。”我想研究一切“存在”的数字,不如先了解0这个“不存在”的数,不至于成为爱因斯坦说的“荒唐”的人。作为一个中学生,我的能力毕竟是有限的,对0的认识还不够透彻,今后望(包括行动)能在“知识的海洋”中发现“我的新大陆”。
数学小论文二
各门科学的数学化
数学究竟是什么呢?我们说,数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学.它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛,是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具.
同其他科学一样,数学有着它的过去、现在和未来.我们认识它的过去,就是为了了解它的现在和未来.近代数学的发展异常迅速,近30多年来,数学新的理论已经超过了18、19世纪的理论的总和.预计未来的数学成就每“翻一番”要不了10年.所以在认识了数学的过去以后,大致领略一下数学的现在和未来,是很有好处的.
现代数学发展的一个明显趋势,就是各门科学都在经历着数学化的过程.
例如物理学,人们早就知道它与数学密不可分.在高等学校里,数学系的学生要学普通物理,物理系的学生要学高等数学,这也是尽人皆知的事实了.
又如化学,要用数学来定量研究化学反应.把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量,用方程表示它们的变化规律,通过方程的“稳定解”来研究化学反应.这里不仅要应用基础数学,而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学.
再如生物学方面,要研究心脏跳动、血液循环、脉搏等周期性的运动.这种运动可以用方程组表示出来,通过寻求方程组的“周期解”,研究这种解的出现和保持,来掌握上述生物界的现象.这说明近年来生物学已经从定性研究发展到定量研究,也是要应用“发展中的”数学.这使得生物学获得了重大的成就.
谈到人口学,只用加减乘除是不够的.我们谈到人口增长,常说每年出生率多少,死亡率多少,那么是否从出生率减去死亡率,就是每年的人口增长率呢?不是的.事实上,人是不断地出生的,出生的多少又跟原来的基数有关系;死亡也是这样.这种情况在现代数学中叫做“动态”的,它不能只用简单的加减乘除来处理,而要用复杂的“微分方程”来描述.研究这样的问题,离不开方程、数据、函数曲线、计算机等,最后才能说清楚每家只生一个孩子如何,只生两个孩子又如何等等.
还有水利方面,要考虑海上风暴、水源污染、港口设计等,也是用方程描述这些问题再把数据放进计算机,求出它们的解来,然后与实际观察的结果对比验证,进而为实际服务.这里要用到很高深的数学.
谈到考试,同学们往往认为这是用来检查学生的学习质量的.其实考试手段(口试、笔试等等)以及试卷本身也是有质量高低之分的.现代的教育统计学、教育测量学,就是通过效度、难度、区分度、信度等数量指标来检测考试的质量.只有质量合格的考试才能有效地检测学生的学习质量.
至于文艺、体育,也无一不用到数学.我们从中央电视台的文艺大奖赛节目中看到,给一位演员计分时,往往先“去掉一个最高分”,再“去掉一个最低分”.然后就剩下的分数计算平均分,作为这位演员的得分.从统计学来说,“最高分”、“最低分”的可信度最低,因此把它们去掉.这一切都包含着数学道理.
我国著名的数学家关肇直先生说:“数学的发明创造有种种,我认为至少有三种:一种是解决了经典的难题,这是一种很了不起的工作;一种是提出新概念、新方法、新理论,其实在历史上起更大作用的、历史上著名的正是这种人;还有一种就是把原来的理论用在崭新的领域,这是从应用的角度有一个很大的发明创造.”我们在这里所说的,正是第三种发明创造.“这里繁花似锦,美不胜收,把数学和其他各门科学发展成综合科学的前程无限灿烂.”
正如华罗庚先生在1959年5月所说的,近100年来,数学发展突飞猛进,我们可以毫不夸张地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面,无处不有数学”来概括数学的广泛应用.可以预见,科学越进步,应用数学的范围也就越大.一切科学研究在原则上都可以用数学来解决有关的问题.可以断言:只有现在还不会应用数学的部门,却绝对找不到原则上不能应用数学的领域.
数学小论文三
数学是什么
什么是数学?有人说:“数学,不就是数的学问吗?”
这样的说法可不对。因为数学不光研究“数”,也研究“形”,大家都很熟悉的三角形、正方形,也都是数学研究的对象。
历史上,关于什么是数学的说法更是五花八门。有人说,数学就是关联;也有人说,数学就是逻辑,“逻辑是数学的青年时代,数学是逻辑的壮年时代。”
那么,究竟什么是数学呢?
伟大的革命导师恩格斯,站在辩证唯物主义的理论高度,通过深刻分析数学的起源和本质,精辟地作出了一系列科学的论断。恩格斯指出:“数学是数量的科学”,“纯数学的对象是现实世界的空间形式和数量关系”。根据恩格斯的观点,较确切的说法就是:数学——研究现实世界的数量关系和空间形式的科学。
数学可以分成两大类,一类叫纯粹数学,一类叫应用 数学。
纯粹数学也叫基础数学,专门研究数学本身的内部规律。中小学课本里介绍的代数、几何、微积分、概率论知识,都属于纯粹数学。纯粹数学的一个显著特点,就是暂时撇开具体内容,以纯粹形式研究事物的数量关系和空间形式。例如研究梯形的面积计算公式,至于它是梯形稻田的面积,还是梯形机械零件的面积,都无关紧要,大家关心的只是蕴含在这种几何图形中的数量关系。
应用数学则是一个庞大的系统,有人说,它是我们的全部知识中,凡是能用数学语言来表示的那一部分。应用数学着限于说明自然现象,解决实际问题,是纯粹数学与科学技术之间的桥梁。大家常说现在是信息社会,专门研究信息的“信息论”,就是应用数学中一门重要的分支学科, 数学有3个最显著的特征。
高度的抽象性是数学的显著特征之一。数学理论都算有非常抽象的形式,这种抽象是经过一系列的阶段形成的,所以大大超过了自然科学中的一般抽象,而且不仅概念是抽象的,连数学方法本身也是抽象的。例如,物理学家可以通过实验来证明自己的理论,而数学家则不能用实验的方法来证明定理,非得用逻辑推理和计算不可。现在,连数学中过去被认为是比较“直观”的几何学,也在朝着抽象的方向发展。根据公理化思想,几何图形不再是必须知道的内容,它是圆的也好,方的也好,都无关紧要,甚至用桌子、椅子和啤酒杯去代替点、线、面也未尝不可,只要它们满足结合关系、顺序关系、合同关系,具备有相容性、独立性和完备性,就能够构成一门几何学。
体系的严谨性是数学的另一个显著特征。数学思维的正确性表现在逻辑的严谨性上。早在2000多年前,数学家就从几个最基本的结论出发,运用逻辑推理的方法,将丰富的几何学知识整理成一门严密系统的理论,它像一根精美的逻辑链条,每一个环节都衔接得丝丝入扣。所以,数学一直被誉为是“精确科学的典范”。
广泛的应用性也是数学的一个显著特征。宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学。20世纪里,随着应用数学分支的大量涌现,数学已经渗透到几乎所有的科学部门。不仅物理学、化学等学科仍在广泛地享用数学的成果,连过去很少使用数学的生物学、语言学、历史学等等,也与数学结合形成了内容丰富的生物数学、数理经济学、数学心理学、数理语言学、数学历史学等边缘学科。
各门科学的“数学化”,是现代科学发展的一大趋势。
为适应高职高专院校财经管理类专业少学时的经济数学课程教学的需要,本书根据教育部《高职高专教育经济数学基础课程教学的基本要求》编写,并结合了教学经验和高职高专教学的特点。本书内容包括:函数、极限,导数、微分,积分及其应用;行列式、矩阵与线性方程组;概率统计基础;常微分方程及应用。每章有教学目标、本章精要、自测题,每节有习题,书后附有习题的答案或解法提示。 本书以“掌握概念,强化应用,培养技能”为重点,充分体现了以应用为目的,以必需、够用为度的原则。本书由浅入深,力图传授一种新的、易懂的学习方法和数学思想,尽量使教材简明实用,便于自学。
学习经济数学课后让我深刻的知道了很多经济学子对数学的认识仍旧模糊,对数学的学习仍旧有畏惧的感觉,之所以说学好经济学,数学很重要是因为经济学已经越来越成为一门精确的学科,而一个学科成为科学的标志就是它是否成功的使用了数学,经济学也是如此。经济学如果非要和现有学科进行比较的话,那我说与之最接近的就是物理,而把经济学归为文科一类的归类方法是相当过时的。为什么说经济学类比于物理呢?因为二者同样是在一系列假定的基础之上,用严格的推理得到结论的学科,唯一不同就是物理大量使用重复试验的方法来验证结论,而经济学中的重复试验则比较困难。因此经济学研究中数学使用的好坏直接导致了经济学研究的成败。也因此现代经济学领域很少有像科斯那样的奇才能逾越数学而仍旧非常成功的经济学家。
如此重要的数学本身的体系也是很复杂的,因此本文就重点谈谈数学的各个分支学科和经济的联系。
数学有三高,数学分析、高等代数、解析几何(最近也有新提法:数学分析,高等代数,概率统计,私下认为这样有点弱化几何的地位),这是老的提法,也有人叫三基,因此可以称之为老三高或者老三基,是高等数学的基础。还有近代数学的基础——新三基,领域上还是分析、代数和几何,只不过内容有了本质上的进化,分别是实函与泛函分析、近似代数和拓扑学。
先看老三高,数学分析就相当于经济学类学生大一学的高等数学,不过高等数学其实是为工科的学生准备的,以计算为主,最终的目的是能使用数学进行工程计算,而数学分析是以证明为主,主要是训练学生逻辑思维的能力,因此表面上看内容差别不是太大,但是实际学起来是不一样的。因此对于经济学这样的以推理为主的学科,学习数学分析是十分必要的。这一点田国强教授等人也多次撰文提过。数学分析数学系的本科生至少要学三到四个学期,而高等数学一般最多只有两个学期,而且其中还含有常微分方程和解析几何的东西,可见其内容被压缩冲淡了许多。高等代数相当于经济类学生学的线性代数,除了范围上前者更广一些外主要的差别也是偏重理论与偏重计算的问题。高等代数更注重理论的证明过程,而线性代数更注重计算,学生会算了就行,至于怎么来的,为什么这样,这些对将来科研很重要的东西都很少训练。解析几何这种学科在经济上的直接应用较少,经济上的图像一般也没有复杂到不学解析几何就看不懂的地步,但是我个人感觉几何学的好的人对代数的理解一般会更加深刻,代数很多方面就是几何的多维扩展。
再看看新三高。实函与泛函在学科中一般被分为两科来学,本身也是两个不同的领域,只是由于叫法的问题经常被捏在一起。实函的主要内容是数学分析的延续,对于狄里克莱函数这样异常的函数在数学分析的领域中不可微积分,而通过对一系列定义的扩展,在实变函数的领域内又可以进行微积分了。其中里面最基础的理论莫过于测度理论,它也是概率论的基础,因此在数学系本科的教学中经常是先学实变再学概率论。而对随机问题研究颇多的金融学科的博士需要研究测度论也就不足为奇了。
泛函可以说是数学中集大成之作。数学的发展在历史上有两个方向,一个是越来越精细,对某一问题的深入探讨进而发展成一门学科,另一个方向就是从很高的高度对数学进行概括,描述学科与学科之间的共性的问题进而找出漂亮的结论,泛函分析就是这样一门学科。它把函数看成集合中的元素,把全体函数看成一个集合,在这样的视角下给出了像不动点定理这样的东西,对求函数的极值这样理论证明上经常遇到的问题给出了一般的解法,因此如果泛函不懂,在学习高等宏观经济学中,遇见涉及动态规划的问题时肯定是有很大障碍的。所以高等宏观才会有罗默的那本为数学不好的人提供的书的畅销,而很多老师却在推荐萨金特的高级宏观。对于近似代数和拓扑学,很不幸,本人读书的那个年代正直高校学科改革,在学科“应用化”的浪潮下,这样理论的学科都被砍掉了,后来转经济后也没有对此学科有过多的涉猎,因此在这里不敢多说,但据说拓扑的应用也十分广泛。
新老三高学完了就进入数学比较分支的一些学科了,先说说常微分方程。大部分的经济学理论都是由一系列函数和方程描述的,因此在求解结论的时候一定会用到方程理论。而方程的基础就是常微分方程,因此常微不可不学。金融学科对这方面的要求很高,比如对股价的刻画,使用的是时间序列,一般用差分方程,而差分方程的很多理论和常微分方程是一样的,解法也一样。
概率论与数理统计。大部分的经济学科学生是学概率的但是不学统计或者统计是考查,学生也不重视。但事实上现代经济学的研究逐渐由静态转向动态、由对确定性问题的分析转向对不确定问题的分析,对随机事件的认识应该越来越重要。概率是数理统计的基础,数理统计其实是一种方法,学了数理统计才能去研究计量经济学,很难想象没学过统计计的学生直接学计量是何等的困难,T统计量F统计量是什么都不懂怎么可能用软件去建模。有经济的研究生毕业时答辩居然都说不清AIC和SIC准则是干什么的,只知道去背使用方法,不知道其中的道理,其实学好数理统计理解这样的问题是不难的。
计量经济学凭其实可以认为是数理统计的一个分支。我个人人为计量经济学其实就是一系列数理统计方法及其评价的集合体,因此概率和统计的认识尤其大数定律和中心极限定理这样的核心理论的认识,直接制约着对计量的理解能力。
随机过程。随机过程从名字上就可以看出来是以概率论为基础的。概率研究的对象是事件,对事件发生的分布从各个角度研究。随机过程研究的对象是过程,也就是对事件在各个时刻的积累结果进行研究,是对事件增加了一个时间维度。金融学对随机过程的要求越来越重要,因为像股票价格这样的变量的变动就是一个随机过程。它和方程结合起来就是随机微分方程,有学者称金融最前沿的问题就是随机微分方程,因此由学校的数学系就招收金融工程的博士生。
时间序列分析。学完了计量,一般的金融研究生都要学时间序列分析。从随机过程的角度时间序列也就是一类特殊的随机过程,金融和宏观经济一般都是用时间序列模型刻画的。
多元统计。数理统计学完了其实能做的实际事情很少,因为数理统计的对象最多是二维的,而实际问题一般变量的维度较高,多元统计就是讲多元变量的统计,这样密集计算的学科是少不了计算机的,各种软件也层出不穷。但是无论软件多么好用,不懂理论是不可能光凭操作软件解决问题的,因为看懂软件结果、分析解释软件结果才是统计中最核心的内容。学完了多元统计就可以很容易的全面的使用像SPSS这样的傻瓜软件的(建议去学习SAS吧)。
数值分析。数值分析和编程基础对于想搞计量经济学研究的人是不可或缺的,因为新的计量经济理论的提出需要软件实践,新的理论是不可能有现成的软件供使用的,必须要自己编。算法是编程的基础,而数值分析就是讲算法的。
最优化理论。我国的经济学教育体系中没有对这方面进行强化,与之相近的是管理科学和有些工科领域中有运筹学、数学中有线性规划和非线性规划能够涉猎,不过侧重是不一样的。有经济学家认为经济学就是规划就是求最值,事实上最优化方法在经济学科中的应用也确实很广。最优化是需要一定的泛函理论的,有了一定的泛函的基础后对其中的变分法、动态规划的问题就不那么难理解了,而这也是学习高级经济学不可缺少的数学知识。
就介绍这么多吧!有的同学提出数学很不好学,其实认为不好学的同学往往是因为他想学某个东西,而他能学明白这个东西所的必要的基础没有。就好比,他想学高中数学,可他只有小学2年级的数学基础,只会算20以内的加减法一样,所以学好数学是一步一个脚印踩出来的。解一道题,条件齐备不一定能解出来,但是条件不全就肯定解不出来。本文只是粗略的告诉大家,你想解的那个题需要至少是什么已知条件,不过具体怎么解就要靠自己的努力了。还有一点我的感受,就是对数学内容的训练是一方面,更重要的是思维的训练,光知道内容仅仅认识工具,是第一步,要很好的利用工具还需要知道怎么去使用它,这才是学习数学的关键。
在现实生活中,人们的生活越来越趋向于经济化,合理化.但怎样才能达到这样的目的呢?
在数学活动组里,我就遇到了这样一道实际生活中的问题:
某报纸上报道了两则广告,甲商厦实行有奖销售:特等奖 10000元 1名,一等奖1000元 2名,二等奖100元10名,三等奖5元200名,乙商厦则实行九五折优惠销售。请你想一想;哪一种销售方式更吸引人?哪一家商厦提供给销费者的实惠大?
面对问题我们并不能一目了然。于是我们首先作了一个随机调查。把全组的16名学员作为调查对象,其中8人愿意去甲家,6人喜欢去乙家,还有两人则认为去两家都可以。调查结果表明:甲商厦的销售方式更吸引人,但事实是否如此呢?
在实际问题中,甲商厚每组设奖销售的营业额和参加抽奖的人数都没有限制。所以我们认为这个问题应该有几种答案。
一、苦甲商厦确定每组设奖,当参加人数较少时,少于213(1十2+10+200=213人)人,人们会认为获奖机率较大,则甲商厦的销售方式更吸引顾客。
二、若甲商厦的每组营业额较多时,它给顾客的优惠幅度就相应的小。因为甲商厦提供的优惠金额是固定的,共 14000元(10000+ 2000+ 1000+1000=14000)。假设两商厦提供的优惠都是14000元,则可求乙商厦的营业额为 280000元( 14000 ÷ 5%=280000)。
所以由此可得:
(l)当两商厦的营业额都为280000元时,两家商厦所提供的优惠同样多。
(2)当两商厦的营业额都不足 280000元时,乙商厦的优惠则小于 14000元,所以这时甲商厦提供的优惠仍是 14000元,优惠较大。
(3)当两家的营业额都超过280000元时,乙商厦的优惠则大于14000元,而甲商厦的优惠仍保持14000元时,乙商厦所提供的实惠大。
像这样的问题,我们在日常生活中随处可见。例如,有两家液化气站,已知每瓶液化气的质和量相同,开始定的价也相同。为了争取更多的用户,两站分别推出优惠政策。甲站的办法是实行七五折错售,乙站的办法是对客户自第二次换气以后以7折销售。两站的优惠期限都是一年。你作为用户,应该选哪家好?
这个问题与前面的问题有很大相同之处。只要通过你所需要的罐数来分析讨论,这样,问题便可迎刃而解了。
随着市场经济的逐步完善,人们日常生活中的经济活动越来越丰富多彩。买与卖,存款与保险,股票与债券,……都已进入我们的生活.同时与这一系列经济活动相关的数学,利比和比例,利息与利率,统计与概率。运筹与优化,以及系统分析和决策,都将成为数学课程中的“座上客”。
作为跨世纪的学生,我们不仅要学会数学知识,而且要会应用数学知识去分析、解决生活中遇到的问题.这样才能更好地适应社会的发展和需要。