数学文化概论学习教案.pptx
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1、会计学1数学数学(shxu)文化概论文化概论第一页,共31页。抽象性抽象性精确性精确性应用应用(yngyng)的的广泛性广泛性 1.3.1 1.3.1 1.3.1 1.3.1 数学数学数学数学(shxu)(shxu)(shxu)(shxu)的特点的特点的特点的特点第2页/共31页第二页,共31页。v数学数学(shxu)(shxu)的研究对象本身就是抽象的;的研究对象本身就是抽象的;v在数学在数学(shxu)(shxu)的抽象中只保留量的关系和空间形式的抽象中只保留量的关系和空间形式而舍弃了其他一切;而舍弃了其他一切;v数学数学(shxu)(shxu)的抽象是一级一级逐步提高的,它们所的抽象是一
2、级一级逐步提高的,它们所达到的抽象程度大大超过了其它学科中的抽象;达到的抽象程度大大超过了其它学科中的抽象;v核心数学核心数学(shxu)(shxu)主要处理抽象概念和它们的相互关主要处理抽象概念和它们的相互关系。系。1 1、抽象性、抽象性、抽象性、抽象性有的同学因数学的抽象性而感觉数学枯燥、难学;有的同学因数学的抽象性而感觉数学枯燥、难学;其实,其实,“抽象抽象”是数学的武器,是数学的优势。是数学的武器,是数学的优势。我们应该喜爱我们应该喜爱“抽象抽象”,学会,学会(xuhu)“(xuhu)“抽象抽象”的手段。的手段。第3页/共31页第三页,共31页。哥尼斯堡七桥问题哥尼斯堡七桥问题哥尼斯堡
3、七桥问题哥尼斯堡七桥问题(wnt)(wnt)一笔画一笔画一笔画一笔画问题问题问题问题(wnt)(wnt)岛岛1 1岛岛2 2 A AB BDDCCB BCCA ADD模型模型模型模型(mxng)(mxng)地地桥桥边边第4页/共31页第四页,共31页。数学的精确性表现在数学推数学的精确性表现在数学推理的逻辑严格性和数学结论的确理的逻辑严格性和数学结论的确定无疑性。定无疑性。汉克尔说:汉克尔说:“在大多数科学在大多数科学里,一代人要推倒里,一代人要推倒(tu do)另另一代人所修筑的东西,只有数学,一代人所修筑的东西,只有数学,每一代人都能在旧建筑上增添一每一代人都能在旧建筑上增添一层新楼。层新
4、楼。”作为对照的三个例子:作为对照的三个例子:电子管电路电子管电路 半导体电路半导体电路 集成电路集成电路 托勒密地心说托勒密地心说哥白尼日心哥白尼日心说说开普勒三定律开普勒三定律 高温超导的上界(朱经武)高温超导的上界(朱经武)30K90K120K 240K2 2 2 2、精确性、精确性第5页/共31页第五页,共31页。关于关于“晶体晶体(jngt)的结构有的结构有多少种多少种”的讨论的讨论 n n曾经,许多物理学家、化学家、曾经,许多物理学家、化学家、晶体学家给出了各不相同的结晶体学家给出了各不相同的结论。论。n n数学家介入以后,运用数学家介入以后,运用“群群”的理论,得到了明确的理论,
5、得到了明确(mngqu)的答案:晶体的结的答案:晶体的结构只能有构只能有230种。种。n n而且,数学家的推理是如此精而且,数学家的推理是如此精确,让人信服,使得之后就不确,让人信服,使得之后就不再有人去研究这一问题了,因再有人去研究这一问题了,因为结论已经确定无疑。为结论已经确定无疑。第6页/共31页第六页,共31页。7华罗庚:华罗庚:宇宙之大,粒子之微,火宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用生物之谜,日用(ryng)之繁,之繁,数学无处不在。数学无处不在。例子:例子:哈雷彗星的发现;哈雷彗星的发现;海王星的发现;海王星的发现;电磁波的
6、发现。电磁波的发现。3 3 3 3、应用、应用、应用、应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)的广泛性的广泛性的广泛性的广泛性第7页/共31页第七页,共31页。古古古古时时时时人人人人们们们们认认认认为为为为彗彗彗彗星星星星的的的的出出出出现现现现是是是是不不不不祥祥祥祥之之之之兆兆兆兆,直直直直到到到到1717世世世世纪纪纪纪,英英英英国国国国天天天天文文文文学学学学家家家家哈哈哈哈雷雷雷雷开开开开始始始始计计计计算算算算彗彗彗彗星星星星轨轨轨轨道道道道时时时时,发发发发现现现现(fxin)1682(fxin)1682年年年年、16071607年年年年和和和和15
7、311531年年年年出出出出现现现现的的的的彗彗彗彗星星星星有有有有相相相相似似似似的的的的轨轨轨轨道道道道,他他他他判判判判断断断断这这这这三三三三颗颗颗颗彗彗彗彗星星星星其其其其实实实实是是是是同同同同一一一一颗颗颗颗彗彗彗彗星星星星,并并并并预预预预言言言言它它它它将将将将在在在在17581758年年年年底底底底或或或或17591759年年年年初初初初再再再再次次次次出出出出现现现现。17591759年年年年,这这这这颗颗颗颗彗彗彗彗星星星星果果果果然然然然出出出出现现现现了了了了。虽虽虽虽然然然然哈哈哈哈雷雷雷雷已已已已在在在在此此此此前前前前的的的的17421742年年年年逝逝逝逝世
8、世世世,但但但但为为为为了了了了纪纪纪纪念念念念他他他他,这这这这颗颗颗颗彗彗彗彗星星星星称称称称为为为为“哈雷彗星哈雷彗星哈雷彗星哈雷彗星”。哈哈哈哈雷雷雷雷彗彗彗彗星星星星的的的的回回回回归归归归周周周周期期期期为为为为7676年年年年,最最最最近近近近一一一一次次次次的回归是在的回归是在的回归是在的回归是在19861986年;下一次回归是在年;下一次回归是在年;下一次回归是在年;下一次回归是在20622062年。年。年。年。哈雷彗星哈雷彗星哈雷彗星哈雷彗星(h li hu xn)(h li hu xn)(h li hu xn)(h li hu xn)的发现的发现的发现的发现第8页/共31
9、页第八页,共31页。这个太阳系最远的行星(之一)这个太阳系最远的行星(之一),是,是18461846年在数学计算的基础年在数学计算的基础上发现上发现(fxin)(fxin)的。天文学家分的。天文学家分析了天王星运动的不规律性,析了天王星运动的不规律性,推断出这是由其他行星的引力推断出这是由其他行星的引力而产生的。勒未累计算出它应而产生的。勒未累计算出它应处的位置,观察员在指定位置处的位置,观察员在指定位置发现发现(fxin)(fxin)了该行星。了该行星。航海家航海家2 2号拍摄号拍摄(pish),(pish),1989.8.1989.8.海王星的发现海王星的发现海王星的发现海王星的发现(fx
10、in)(fxin)(fxin)(fxin)第9页/共31页第九页,共31页。英英英英国国国国物物物物理理理理学学学学家家家家麦麦麦麦克克克克斯斯斯斯韦韦韦韦概概概概括括括括了了了了由由由由实实实实验验验验建建建建立立立立起起起起来来来来的的的的电电电电磁磁磁磁现现现现象象象象规规规规律律律律,把把把把这这这这些些些些规规规规律律律律表表表表述述述述为为为为“方方方方程程程程的的的的形形形形式式式式”,用用用用纯纯纯纯粹粹粹粹数数数数学学学学的的的的方方方方法法法法推推推推导导导导出出出出可可可可能能能能存存存存在在在在着着着着电电电电磁磁磁磁波波波波并并并并且且且且这这这这些些些些电电电电磁磁
11、磁磁波波波波应应应应该该该该以以以以光光光光速速速速传传传传播播播播者者者者。据据据据此此此此,他他他他提提提提出出出出了了了了光光光光的的的的电电电电磁磁磁磁理理理理论论论论。此此此此外外外外(c(c wi)wi),他他他他的的的的结结结结论论论论还还还还推推推推动动动动了了了了人人人人们们们们去去去去寻寻寻寻找找找找纯纯纯纯电电电电起起起起源源源源的电磁波。的电磁波。的电磁波。的电磁波。电磁波的发现电磁波的发现电磁波的发现电磁波的发现(fxin)(fxin)(fxin)(fxin)2424年年后后,德德国国物物理理学学家家赫赫兹兹在在振振荡荡放放电电实实验验中中证证实实了了电电磁磁波波的的
12、存存在在,不不久久,意意大大利利的的马马可可尼尼和和俄俄国国人人波波波波夫夫又又在在此此基基础础上上独独立立地地发发明明了了无无线线电电报报(wxin(wxin dinbo)dinbo)。从此,电磁波走进了千家万户。从此,电磁波走进了千家万户。第10页/共31页第十页,共31页。语语语语 言言言言 是是是是 表表表表 达达达达 思思思思 想想想想 的的的的,是是是是 人人人人 类类类类 相相相相 互互互互(xingh)(xingh)交流的工具。交流的工具。交流的工具。交流的工具。数数数数学学学学语语语语言言言言则则则则是是是是人人人人们们们们进进进进行行行行数数数数学学学学表表表表达达达达和和
13、和和数数数数学交流的工具。学交流的工具。学交流的工具。学交流的工具。1.3.2 1.3.2 自然语言与数学自然语言与数学(shxu)(shxu)语言语言第11页/共31页第十一页,共31页。n n 自然语言是具体的语言,自然语言是具体的语言,n n 数数学学语语言言是是形形式式化化的的语言。语言。n n中中国国人人说说汉汉语语,美美国国人人说说英英语语(yn y),这这些些是是自自然然语语言言;上上海海人人说说上上海海话话,四四川川人人说说四四川川话话,广广东东人人说说广广东东话话,这这些些也是自然语言。也是自然语言。n n如如同同生生物物界界有有“濒濒危危物物种种”一一样样,自自然然语语言言
14、中中也也有有“濒濒危危语语言言”。下下面面的的一一个个自自然然段段,摘摘自自新新华华社的一则报道。社的一则报道。n n 国国际际自自然然及及自自然然资资源源保保护护联联盟盟为为衡衡量量濒濒危危物物种种灭灭绝绝的的危危险险程程度度,制制定定了了一一套套国国际际通通用用的的评评判判标标准准。英英国国东东英英吉吉利利亚亚大大学学的的威威廉廉萨萨沙沙兰兰德德教教授授别别出出心心裁裁地地用用这这套套标标准准,对对世世界界上上共共约约6800种种语语言言进进行行了了分分类类,发现其中发现其中1676种有灭绝的危险。种有灭绝的危险。第12页/共31页第十二页,共31页。这些让我们形象地了解到,自然语言这些让
15、我们形象地了解到,自然语言这些让我们形象地了解到,自然语言这些让我们形象地了解到,自然语言(y(y yn)yn)是具体是具体是具体是具体的语言的语言的语言的语言(y(y yn)yn),随民族、地域而有所不同。,随民族、地域而有所不同。,随民族、地域而有所不同。,随民族、地域而有所不同。数学语言数学语言数学语言数学语言(y(y yn)yn)虽然要以自然语言虽然要以自然语言虽然要以自然语言虽然要以自然语言(y(y yn)yn)作为载作为载作为载作为载体,但它是形式化的语言体,但它是形式化的语言体,但它是形式化的语言体,但它是形式化的语言(y(y yn)yn),在形式化的方面,在形式化的方面,在形式
16、化的方面,在形式化的方面,不随民族、地域的不同而不同。数学语言不随民族、地域的不同而不同。数学语言不随民族、地域的不同而不同。数学语言不随民族、地域的不同而不同。数学语言(y(y yn)yn)是是是是一种由数学符号、数学术语和经过改造的自然语言一种由数学符号、数学术语和经过改造的自然语言一种由数学符号、数学术语和经过改造的自然语言一种由数学符号、数学术语和经过改造的自然语言(y(y yn)yn)构成的科学语言构成的科学语言构成的科学语言构成的科学语言(y(y yn)yn)。语言语言语言语言(y(y yn)yn)都是用来描述事物的。自然语言都是用来描述事物的。自然语言都是用来描述事物的。自然语言
17、都是用来描述事物的。自然语言(y(y yn)yn)可以用来描述事物的各个方面,数学语言可以用来描述事物的各个方面,数学语言可以用来描述事物的各个方面,数学语言可以用来描述事物的各个方面,数学语言(y(y yn)yn)则主要用来描述事物的数量关系、空间形式,则主要用来描述事物的数量关系、空间形式,则主要用来描述事物的数量关系、空间形式,则主要用来描述事物的数量关系、空间形式,以及事物的结构、逻辑关系等等。以及事物的结构、逻辑关系等等。以及事物的结构、逻辑关系等等。以及事物的结构、逻辑关系等等。第13页/共31页第十三页,共31页。例如一个工厂有四种产品,要向北京、天津、上海、重例如一个工厂有四种
18、产品,要向北京、天津、上海、重例如一个工厂有四种产品,要向北京、天津、上海、重例如一个工厂有四种产品,要向北京、天津、上海、重庆、武汉、沈阳六地发货。如果采用自然语言,需要具庆、武汉、沈阳六地发货。如果采用自然语言,需要具庆、武汉、沈阳六地发货。如果采用自然语言,需要具庆、武汉、沈阳六地发货。如果采用自然语言,需要具体说上很长一段话,每种产品向每个城市各发货多少体说上很长一段话,每种产品向每个城市各发货多少体说上很长一段话,每种产品向每个城市各发货多少体说上很长一段话,每种产品向每个城市各发货多少(dush(dush o)o)。但如果采用数学语言,只要写出一个。但如果采用数学语言,只要写出一个
19、。但如果采用数学语言,只要写出一个。但如果采用数学语言,只要写出一个4 4行行行行6 6列列列列的矩阵,每行表示一种产品,每列表示一个城市,交叉的矩阵,每行表示一种产品,每列表示一个城市,交叉的矩阵,每行表示一种产品,每列表示一个城市,交叉的矩阵,每行表示一种产品,每列表示一个城市,交叉点填上相应的发货数量(比如以吨为单位)。点填上相应的发货数量(比如以吨为单位)。点填上相应的发货数量(比如以吨为单位)。点填上相应的发货数量(比如以吨为单位)。所以说,自然语言是具体的语言,数学语言是形式化的所以说,自然语言是具体的语言,数学语言是形式化的所以说,自然语言是具体的语言,数学语言是形式化的所以说,
20、自然语言是具体的语言,数学语言是形式化的语言。语言。语言。语言。第14页/共31页第十四页,共31页。n n数学语言使科学精确化。数学语言使科学精确化。n n 以下三段名言是关于这个小以下三段名言是关于这个小标题很好的注释:标题很好的注释:n n“数学进入一门科学的程度,数学进入一门科学的程度,反映了这门科学成熟的程度。反映了这门科学成熟的程度。”n n“世界这本大书,是用数学的世界这本大书,是用数学的语言写成的。语言写成的。”n n“要是没有数学语言,宇宙几要是没有数学语言,宇宙几乎是不可乎是不可(bk)描述的!描述的!”第15页/共31页第十五页,共31页。事实上,牛顿用数学语言展示了他的
21、三大定律。事实上,牛顿用数学语言展示了他的三大定律。事实上,牛顿用数学语言展示了他的三大定律。事实上,牛顿用数学语言展示了他的三大定律。爱因斯坦用黎曼几何的语言阐述了他的广义相对论;爱因斯坦用黎曼几何的语言阐述了他的广义相对论;爱因斯坦用黎曼几何的语言阐述了他的广义相对论;爱因斯坦用黎曼几何的语言阐述了他的广义相对论;数学家用群论的语言解决了晶体分类的问题。数学家用群论的语言解决了晶体分类的问题。数学家用群论的语言解决了晶体分类的问题。数学家用群论的语言解决了晶体分类的问题。经济学家用数学语言表述了经济运行的规律。经济学家用数学语言表述了经济运行的规律。经济学家用数学语言表述了经济运行的规律。
22、经济学家用数学语言表述了经济运行的规律。物理中的布朗运动成为概率论中的语言。物理中的布朗运动成为概率论中的语言。物理中的布朗运动成为概率论中的语言。物理中的布朗运动成为概率论中的语言。生物中的遗传基因生物中的遗传基因生物中的遗传基因生物中的遗传基因DNADNA,原来,原来,原来,原来(yunli)(yunli)是数学中的是数学中的是数学中的是数学中的双螺旋线。双螺旋线。双螺旋线。双螺旋线。医学上已经出现医学上已经出现医学上已经出现医学上已经出现“数字化人体数字化人体数字化人体数字化人体”的概念和实物。的概念和实物。的概念和实物。的概念和实物。现在,任何一个科学工作者要使自己的工作精确现在,任何
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