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數(shù)學(xué)有什么用處?看完后恍然大悟!

 聯(lián)合參謀學(xué)院 2013-12-18

高等數(shù)學(xué)有什么用?很多人問過我這個問題。其實大多數(shù)人在問這個問題的時候,心里已經(jīng)預(yù)設(shè)了否定的答案。確實,對于大多數(shù)人來說,已經(jīng)發(fā)展到了連數(shù)字都基本很少用了的一些高等數(shù)學(xué)分支,是過于虛無飄渺了。但是實際上,今天我們的生活已經(jīng)完全離不開數(shù)學(xué)。甚至可以這么說,沒有高等數(shù)學(xué)的發(fā)展,就不會有今天的現(xiàn)代社會。

也許很多人會懷疑這點,那么我就來稍微介紹一下現(xiàn)在高等數(shù)學(xué)的各主要學(xué)科的“用處”。初等數(shù)學(xué)就不說了,一些如離散數(shù)學(xué)、運籌學(xué)、控制論等純粹就是為了應(yīng)用而發(fā)展起來的分支也不說了,重點介紹基礎(chǔ)方面的。

數(shù)學(xué)分析:主要包括微積分和級數(shù)理論。微積分是高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ),應(yīng)用范圍非常廣,基本上涉及到函數(shù)的領(lǐng)域都需要微積分的知識。級數(shù)中,傅立葉級數(shù)和傅立葉變換主要應(yīng)用在信號分析領(lǐng)域,包括濾波、數(shù)據(jù)壓縮、電力系統(tǒng)的監(jiān)控等,電子產(chǎn)品的制造離不開它。 

實變函數(shù)(實分析):數(shù)學(xué)分析的加強版之一。主要應(yīng)用于經(jīng)濟學(xué)等注重數(shù)據(jù)分析的領(lǐng)域。 

復(fù)變函數(shù)(復(fù)分析):數(shù)學(xué)分析加強版之二。應(yīng)用很廣的一門學(xué)科,在航空力學(xué)、流體力學(xué)、固體力學(xué)、信息工程、電氣工程等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,所以工科學(xué)生都要學(xué)這門課的。 

高等代數(shù),主要包括線形代數(shù)和多項式理論。線形代數(shù)可以說是目前應(yīng)用很廣泛的數(shù)學(xué)分支,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序算法、機械設(shè)計、電子電路、電子信號、自動控制、經(jīng)濟分析、管理科學(xué)、醫(yī)學(xué)、會計等都需要用到線形代數(shù)的知識,是目前經(jīng)管、理工、計算機專業(yè)學(xué)生的必修課程。

高等幾何:包括空間解析幾何、射影幾何、球面幾何等,主要應(yīng)用在建筑設(shè)計、工程制圖方面。 

分析學(xué)、高等代數(shù)、高等幾何是近代數(shù)學(xué)的三大支柱。

微分方程:包括常微分方程和偏微分方程,重要工具之一。流體力學(xué)、超導(dǎo)技術(shù)、量子力學(xué)、數(shù)理金融、材料科學(xué)、模式識別、信號(圖像)處理 、工業(yè)控制、輸配電、遙感測控、傳染病分析、天氣預(yù)報等領(lǐng)域都需要它。 

泛函分析:主要研究無限維空間上的函數(shù)。因為比較抽象,在技術(shù)上的直接應(yīng)用不多,一般應(yīng)用于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)、量子物理、計算數(shù)學(xué)、控制論、最優(yōu)化理論等理論。 

近世代數(shù)(抽象代數(shù)):主要研究各種公理化抽象代數(shù)系統(tǒng)的。技術(shù)上沒有應(yīng)用,物理上用得比較多,尤其是其中的群論。 

拓?fù)鋵W(xué):研究集合在連續(xù)變換下的不變性。在自然科學(xué)中應(yīng)用較多,如物理學(xué)的液晶結(jié)構(gòu)缺陷的分類、化學(xué)的分子拓?fù)錁?gòu)形、生物學(xué)的DNA的環(huán)繞和拓?fù)洚悩?gòu)酶等,此外在經(jīng)濟學(xué)中也有很重要的應(yīng)用。 

泛函分析、近世代數(shù)、拓?fù)鋵W(xué)是現(xiàn)代數(shù)學(xué)三大熱門分支。 

非歐幾何:主要應(yīng)用在物理上,最著名的是相對論。 

數(shù)論:曾經(jīng)被認(rèn)為是數(shù)學(xué)家的游戲、唯一不會有什么應(yīng)用價值的分支。著名的哥德巴赫猜想就是數(shù)論里的。現(xiàn)在隨著網(wǎng)絡(luò)加密技術(shù)的發(fā)展,數(shù)論也找到了自己用武之地——密碼學(xué)。前幾年破解MD5碼的王小云就是數(shù)論出身。 

到目前為止,數(shù)學(xué)的所有一級分支都已經(jīng)找到了應(yīng)用領(lǐng)域,從自然科學(xué)、社會科學(xué)、工程技術(shù)到信息技術(shù),數(shù)學(xué)的影響無處不在。如果沒有高等數(shù)學(xué)在二十世紀(jì)的發(fā)展,我們平時所玩的電腦、上的網(wǎng)絡(luò)、聽的mp3、用的手機都不可能存在。當(dāng)然,一般的普通大眾是沒必要了結(jié)這些艱深抽象的東西,但是它們的存在和發(fā)展卻是必需的,總要有一些人去研究這些。 

數(shù)學(xué),就是算術(shù),小學(xué)直接面對數(shù)字,計算,1+1=2之類的東東,初中有了代數(shù)和方程,實際上就是用一個字母來代表一個數(shù),這個數(shù)的具體值可以是未知的。到了高中,主要研究未知數(shù)的對應(yīng)變化關(guān)系,即函數(shù)。到了大學(xué),更進一步,研究函數(shù)值的變化規(guī)律,比如導(dǎo)數(shù)就是函數(shù)的變化率。最后泛函就是研究不同函數(shù)之間的變化關(guān)系了。

數(shù)學(xué)是從具體到抽象,再抽象的過程,從自然數(shù)到集合,從集合到群,從群到拓?fù)洌瑥耐負(fù)涞搅餍?。只要你有時間,都能看懂,必竟數(shù)學(xué)家也是人,人腦是肉長的。肉長的人腦能想到的東西也就這點了。

最難的還是數(shù)論,一個哥德巴赫猜想,整了三百年,沒人想出來怎么證。搞數(shù)論,人腦估計不夠用了。

不過,對于大多數(shù)數(shù)學(xué)家來說,研究數(shù)學(xué)的目的就是為了好玩。這種心情和宅男們對galgame的感情在本質(zhì)上是沒有什么不同的。所謂數(shù)學(xué)的“用處”,不過是一個副產(chǎn)品罷了。

最后,學(xué)經(jīng)管的同學(xué)們,你們找到屬于自己的數(shù)學(xué)工具了嗎?是否也理解為什么理工科學(xué)生轉(zhuǎn)經(jīng)管那么輕松了嗎?正是數(shù)學(xué)積累的差距導(dǎo)致了思維深度和廣度的差距呀!

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