關於“0”
0,可以說是人類最早接觸的數了。我們祖先開始只認識沒有和有,其中的沒有便是0了,那麽0是不是沒有呢?記得小學裏老師曾經說過“任何數減去它本身即等於0,0就表示沒有數量。”這樣說顯然是不正確的。我們都知道,溫度計上的0攝氏度表示水的冰點(即壹個標準大氣壓下的冰水混合物的溫度),其中的0便是水的固態和液態的區分點。而且在漢字裏,0作為零表示的意思就更多了,如:1)零碎;小數目的。2)不夠壹定單位的數量……至此,我們知道了“沒有數量是0,但0不僅僅表示沒有數量,還表示固態和液態水的區分點等等。”
“任何數除以0即為沒有意義。”這是小學至中學老師仍在說的壹句關於0的“定論”,當時的除法(小學時)就是將壹份分成若幹份,求每份有多少。壹個整體無法分成0份,即“沒有意義”。後來我才了解到a/0中的0可以表示以零為極限的變量(壹個變量在變化過程中其絕對值永遠小於任意小的已定正數),應等於無窮大(壹個變量在變化過程中其絕對值永遠大於任意大的已定正數)。從中得到關於0的又壹個定理“以零為極限的變量,叫做無窮小”。
“105、203房間、2003年”中,雖都有0的出現,粗“看”差不多;彼此意思卻不同。105、2003年中的0指數的空位,不可刪去。203房間中的0是分隔“樓(2)”與“房門號(3)”的(即表示二樓八號房),可刪去。0還表示……
愛因斯坦曾說:“要探究壹個人或者壹切生物存在的意義和目的,宏觀上看來,我始終認為是荒唐的。”我想研究壹切“存在”的數字,不如先了解0這個“不存在”的數,不至於成為愛因斯坦說的“荒唐”的人。作為壹個中學生,我的能力畢竟是有限的,對0的認識還不夠透徹,今後望(包括行動)能在“知識的海洋”中發現“我的新大陸”。
數學小論文二
各門科學的數學化
數學究竟是什麽呢?我們說,數學是研究現實世界空間形式和數量關系的壹門科學.它在現代生活和現代生產中的應用非常廣泛,是學習和研究現代科學技術必不可少的基本工具.
同其他科學壹樣,數學有著它的過去、現在和未來.我們認識它的過去,就是為了了解它的現在和未來.近代數學的發展異常迅速,近30多年來,數學新的理論已經超過了18、19世紀的理論的總和.預計未來的數學成就每“翻壹番”要不了10年.所以在認識了數學的過去以後,大致領略壹下數學的現在和未來,是很有好處的.
現代數學發展的壹個明顯趨勢,就是各門科學都在經歷著數學化的過程.
例如物理學,人們早就知道它與數學密不可分.在高等學校裏,數學系的學生要學普通物理,物理系的學生要學高等數學,這也是盡人皆知的事實了.
又如化學,要用數學來定量研究化學反應.把參加反應的物質的濃度、溫度等作為變量,用方程表示它們的變化規律,通過方程的“穩定解”來研究化學反應.這裏不僅要應用基礎數學,而且要應用“前沿上的”、“發展中的”數學.
再如生物學方面,要研究心臟跳動、血液循環、脈搏等周期性的運動.這種運動可以用方程組表示出來,通過尋求方程組的“周期解”,研究這種解的出現和保持,來掌握上述生物界的現象.這說明近年來生物學已經從定性研究發展到定量研究,也是要應用“發展中的”數學.這使得生物學獲得了重大的成就.
談到人口學,只用加減乘除是不夠的.我們談到人口增長,常說每年出生率多少,死亡率多少,那麽是否從出生率減去死亡率,就是每年的人口增長率呢?不是的.事實上,人是不斷地出生的,出生的多少又跟原來的基數有關系;死亡也是這樣.這種情況在現代數學中叫做“動態”的,它不能只用簡單的加減乘除來處理,而要用復雜的“微分方程”來描述.研究這樣的問題,離不開方程、數據、函數曲線、計算機等,最後才能說清楚每家只生壹個孩子如何,只生兩個孩子又如何等等.
還有水利方面,要考慮海上風暴、水源汙染、港口設計等,也是用方程描述這些問題再把數據放進計算機,求出它們的解來,然後與實際觀察的結果對比驗證,進而為實際服務.這裏要用到很高深的數學.
談到考試,同學們往往認為這是用來檢查學生的學習質量的.其實考試手段(口試、筆試等等)以及試卷本身也是有質量高低之分的.現代的教育統計學、教育測量學,就是通過效度、難度、區分度、信度等數量指標來檢測考試的質量.只有質量合格的考試才能有效地檢測學生的學習質量.
至於文藝、體育,也無壹不用到數學.我們從中央電視臺的文藝大獎賽節目中看到,給壹位演員計分時,往往先“去掉壹個最高分”,再“去掉壹個最低分”.然後就剩下的分數計算平均分,作為這位演員的得分.從統計學來說,“最高分”、“最低分”的可信度最低,因此把它們去掉.這壹切都包含著數學道理.
我國著名的數學家關肇直先生說:“數學的發明創造有種種,我認為至少有三種:壹種是解決了經典的難題,這是壹種很了不起的工作;壹種是提出新概念、新方法、新理論,其實在歷史上起更大作用的、歷史上著名的正是這種人;還有壹種就是把原來的理論用在嶄新的領域,這是從應用的角度有壹個很大的發明創造.”我們在這裏所說的,正是第三種發明創造.“這裏繁花似錦,美不勝收,把數學和其他各門科學發展成綜合科學的前程無限燦爛.”
正如華羅庚先生在1959年5月所說的,近100年來,數學發展突飛猛進,我們可以毫不誇張地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之變、生物之謎、日用之繁等各個方面,無處不有數學”來概括數學的廣泛應用.可以預見,科學越進步,應用數學的範圍也就越大.壹切科學研究在原則上都可以用數學來解決有關的問題.可以斷言:只有現在還不會應用數學的部門,卻絕對找不到原則上不能應用數學的領域.
數學小論文三
數學是什麽
什麽是數學?有人說:“數學,不就是數的學問嗎?”
這樣的說法可不對。因為數學不光研究“數”,也研究“形”,大家都很熟悉的三角形、正方形,也都是數學研究的對象。
歷史上,關於什麽是數學的說法更是五花八門。有人說,數學就是關聯;也有人說,數學就是邏輯,“邏輯是數學的青年時代,數學是邏輯的壯年時代。”
那麽,究竟什麽是數學呢?
偉大的革命導師恩格斯,站在辯證唯物主義的理論高度,通過深刻分析數學的起源和本質,精辟地作出了壹系列科學的論斷。恩格斯指出:“數學是數量的科學”,“純數學的對象是現實世界的空間形式和數量關系”。根據恩格斯的觀點,較確切的說法就是:數學——研究現實世界的數量關系和空間形式的科學。
數學可以分成兩大類,壹類叫純粹數學,壹類叫應用 數學。
純粹數學也叫基礎數學,專門研究數學本身的內部規律。中小學課本裏介紹的代數、幾何、微積分、概率論知識,都屬於純粹數學。純粹數學的壹個顯著特點,就是暫時撇開具體內容,以純粹形式研究事物的數量關系和空間形式。例如研究梯形的面積計算公式,至於它是梯形稻田的面積,還是梯形機械零件的面積,都無關緊要,大家關心的只是蘊含在這種幾何圖形中的數量關系。
應用數學則是壹個龐大的系統,有人說,它是我們的全部知識中,凡是能用數學語言來表示的那壹部分。應用數學著限於說明自然現象,解決實際問題,是純粹數學與科學技術之間的橋梁。大家常說現在是信息社會,專門研究信息的“信息論”,就是應用數學中壹門重要的分支學科, 數學有3個最顯著的特征。
高度的抽象性是數學的顯著特征之壹。數學理論都算有非常抽象的形式,這種抽象是經過壹系列的階段形成的,所以大大超過了自然科學中的壹般抽象,而且不僅概念是抽象的,連數學方法本身也是抽象的。例如,物理學家可以通過實驗來證明自己的理論,而數學家則不能用實驗的方法來證明定理,非得用邏輯推理和計算不可。現在,連數學中過去被認為是比較“直觀”的幾何學,也在朝著抽象的方向發展。根據公理化思想,幾何圖形不再是必須知道的內容,它是圓的也好,方的也好,都無關緊要,甚至用桌子、椅子和啤酒杯去代替點、線、面也未嘗不可,只要它們滿足結合關系、順序關系、合同關系,具備有相容性、獨立性和完備性,就能夠構成壹門幾何學。
體系的嚴謹性是數學的另壹個顯著特征。數學思維的正確性表現在邏輯的嚴謹性上。早在2000多年前,數學家就從幾個最基本的結論出發,運用邏輯推理的方法,將豐富的幾何學知識整理成壹門嚴密系統的理論,它像壹根精美的邏輯鏈條,每壹個環節都銜接得絲絲入扣。所以,數學壹直被譽為是“精確科學的典範”。
廣泛的應用性也是數學的壹個顯著特征。宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,無處不用數學。20世紀裏,隨著應用數學分支的大量湧現,數學已經滲透到幾乎所有的科學部門。不僅物理學、化學等學科仍在廣泛地享用數學的成果,連過去很少使用數學的生物學、語言學、歷史學等等,也與數學結合形成了內容豐富的生物數學、數理經濟學、數學心理學、數理語言學、數學歷史學等邊緣學科。
各門科學的“數學化”,是現代科學發展的壹大趨勢。
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