大学基础数学简述
大学中最重要的三门数学基础课为:微积分、线性代数、概率论与数理统计。它们不仅是数学,也是哲学,是世界观,是人生观,也是方法论。
微积分让我们的视野从有限延伸到无限(极限),突破了直觉的局限,使我们能理性而准确地认知世界。
无穷小的概念折磨了人类顶尖数学家们几百年,才成为今天的样子,深刻体现了细节之中蕴藏着魔鬼。历史也一遍遍的告诉我们,科学研究中来不得半点马虎,一丝一毫的间隙中,都可能蕴藏着巨大的潜力,从而深刻的改变我们的世界。
无穷大的概念让我们把目光放在了遥远的未来,去领会“寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟。哀吾生之须臾,羡长江之无穷”的哲思。
微积分是方法论,它告诉我们解决复杂问题的一个基本思路:大而化之、逐个击破,即把大问题分解为一个个小问题,当我们把一个个小问题解决时,大问题也就相应解决了;它告诉我们如何去深刻理解任何问题:把它的条件推广到无穷,理解了无穷下的情景,再返回来理解我们日常生活中的情形。
线性代数为我们提供了理解所生活空间(理想、局部)的结构、性质的基本数学工具。我们可以把任何事物转换成线性空间中的一个向量。当我们比较两个物体的差异时,比较线性空间中它们的向量之差即可。在比较过程中,需要注意①在相同的线性空间内描述不同事物;②选择合适的维度去描述事物。当我们需要细致的比较时,可以通过增加维度(升维);当我们想简化事物时,可以减少维度(降维)。
此外,任何事物的任何变化都可以描述为向量在线性空间内的运动,无论是平移、旋转、拉伸还是压缩。即,线性代数提供了这样一个数学工具,把我们的世界映射为局部理想的线性空间,通过研究这个线性空间的性质,反过来帮助我们理解我们的世界,同时指导我们如何改造世界。
概率论与数理统计提供了一种认知世界本质的视角:世界是随机的,未来是随机的,一切都是概率。它也提供了两种认识世界的方法论。概率论告诉我们根据理性分析,从原理上可以计算出一个事物发生的概率,然后通过重复试验,去验证我们的分析结果。而数理统计则告诉我们,通过重复试验,统计不同事件发生的次数,则可以计算出事件发生的理论概率。因此,我们在认识世界与改造世界的过程中,应该用随机/概率的眼光去应对每件事。
单独熟练掌握这三门功课,并非易事。更不必提它们之间还有交叉融合。可以说,这三门课都值得用一生去研究、践行。
幸好,我们的专业是电气工程及其自动化,而不是理论数学。它是一门工程学科,注意工程两个字非常重要!!!我们只需要掌握:是什么、怎么用,即可。不必在“为什么”上浪费时间。这也是我建议大家除了完成必要的习题外,不要刷题的原因。
关于“是什么”,我前面介绍的“世界观、方法论”只是一个简要概述,后续会针对一些具体点深入探讨。
关于“怎么用”,则需要大家学习掌握matlab软件的用法。通过软件,来解决我们遇到的数学问题。
- 感谢你赐予我前进的力量