李佳霖
【摘 要】21世紀(jì)是信息的時(shí)代,而信息時(shí)代就是數(shù)學(xué)的時(shí)代。從小學(xué)到中學(xué)直到大學(xué),數(shù)學(xué)都是非常重要的一門(mén)學(xué)科。對(duì)于任何一門(mén)科學(xué)的理解,單有這一門(mén)學(xué)科的具體知識(shí)是不足的,需要我們對(duì)這門(mén)學(xué)科的整體有正確的觀點(diǎn),需要了解學(xué)科的本質(zhì),同時(shí)還需要輔助其他相關(guān)學(xué)科進(jìn)行學(xué)習(xí)。本文希望通過(guò)舉例數(shù)學(xué)問(wèn)題中的趣味聯(lián)想法加深對(duì)某些概念的理解,同時(shí)產(chǎn)生對(duì)數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。
【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué);函數(shù);映射;自然科學(xué)
數(shù)學(xué)是打開(kāi)科學(xué)大門(mén)的鑰匙?!喔?/p>
數(shù)學(xué)是研究現(xiàn)實(shí)世界中的數(shù)量關(guān)系與空間形式的一門(mén)學(xué)科,由于實(shí)際的需要,數(shù)學(xué)很早就產(chǎn)生了,隨著時(shí)間的推移,逐漸發(fā)展成一個(gè)分支眾多的龐大系統(tǒng)。數(shù)學(xué)反映了客觀世界的規(guī)律,并成為理解自然,改造自然地能力。
數(shù)學(xué)的應(yīng)用極其廣泛,著名數(shù)學(xué)家華羅庚指出,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,數(shù)學(xué)無(wú)處不在,凡是出現(xiàn)“量”的地方就少不了用數(shù)學(xué),研究量的關(guān)系,量的變化,量的變化關(guān)系,這些現(xiàn)象都少不了數(shù)學(xué)?,F(xiàn)在,數(shù)學(xué)成為了貫穿一切科學(xué)的得力助手和工具。
數(shù)學(xué)學(xué)科在學(xué)習(xí)中的重要性不言而喻,很多同學(xué)也對(duì)這門(mén)學(xué)科望而生畏。雖然“數(shù)學(xué)”是一門(mén)嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯非常強(qiáng)的學(xué)科。但是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,可以看出其中也有非常多的規(guī)律和竅門(mén)。
現(xiàn)在的數(shù)學(xué)大體分為初等數(shù)學(xué)和高等數(shù)學(xué)。主要研究對(duì)象就是函數(shù)。而函數(shù)又是映射的一種。很多同學(xué)對(duì)函數(shù)中的一些基本概念、性質(zhì)模糊不清,其中包含最基本的函數(shù)的概念及其性質(zhì)?,F(xiàn)舉例說(shuō)明,并給出聯(lián)想記憶的方法。
Def1(映射) 設(shè)A,B是兩個(gè)非空集合,如果存在一個(gè)對(duì)應(yīng)法則f,使得對(duì)于A中的每一個(gè)元素x,在B中有唯一的元素y與之對(duì)應(yīng),則稱f為A到B上的映射。
Def2(函數(shù)) 設(shè)A,B是兩個(gè)非空數(shù)集,如果存在一個(gè)對(duì)應(yīng)法則f,使得對(duì)于中的每一個(gè)元素x,在B中有唯一的元素y與之對(duì)應(yīng),則稱f為A到B上的函數(shù)。
其中函數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為,x→y:一對(duì)一,多對(duì)一。很多同學(xué)開(kāi)始接觸函數(shù)或映射的對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)于x和y的關(guān)系容易混淆。我們可以通過(guò)現(xiàn)實(shí)生活中的例子,我們把x想成女人,把y看成男人,在我國(guó)封建時(shí)期,男女婚配制為,一夫多妻或一夫一妻,這樣就非常容易記憶了。同時(shí)巧合的是我們發(fā)現(xiàn)在生物學(xué)上,區(qū)分性別的染色體字母,也是XX表示女性,XX表示男性。
在研究函數(shù)的過(guò)程中,函數(shù)有一個(gè)非常重要的性質(zhì)—-奇偶性。
Def3(奇函數(shù)) 如果對(duì)于函數(shù)f(x)定義域內(nèi)的任意一個(gè)x值,都有f(x)=-f(-x),則稱函數(shù)f(x)為奇函數(shù)。奇函數(shù)圖像上關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱。
Def4(偶函數(shù)) 如果對(duì)于函數(shù)f(x)定義域內(nèi)的任意一個(gè)x值,都有f(x)=f(-x),則稱函數(shù)f(x)為偶函數(shù)。偶函數(shù)圖像上關(guān)于y軸對(duì)稱。
對(duì)于奇偶函數(shù)滿足的解析式和對(duì)稱問(wèn)題,也是學(xué)生非常容易混淆的一對(duì)問(wèn)題,通過(guò)定義知道,奇偶性主要就是說(shuō)明f(x)和f(-x)的關(guān)系。那么怎么樣用一種比較形象的記憶法來(lái)記憶呢?
從字面上理解“奇”和“偶”。我們經(jīng)常說(shuō)“無(wú)獨(dú)有偶”、“偶數(shù)”、“奇數(shù)”。
對(duì)于這對(duì)概念,我們采用物理上的方法記憶。
從圖像上,奇偶函數(shù)的圖像和物理中成像的原理非常像,偶函數(shù)就類似于平面鏡成像,人看鏡子中的自己,對(duì)稱軸為鏡面(y軸),鏡面兩側(cè)是相等的像。奇函數(shù)類似于人看水中的自己,成倒像,入水點(diǎn)為對(duì)稱點(diǎn)(原點(diǎn)),入水點(diǎn)兩側(cè)是相互倒立的相等的像。
數(shù)學(xué)與自然科學(xué)的關(guān)系是眾所周知的,數(shù)學(xué)中很多的問(wèn)題都可以和物理學(xué)、化學(xué)中的問(wèn)題相聯(lián)系。數(shù)學(xué)與自然科學(xué)越來(lái)越緊密地結(jié)合,相互影響滲透著。不但如此,數(shù)學(xué)與社會(huì)科學(xué)的聯(lián)系也日益加深。再次簡(jiǎn)單舉幾個(gè)例子。
文學(xué)?!都t樓夢(mèng)》研究就是一個(gè)好的例子。1980年6月,在美國(guó)威斯康星大學(xué)召開(kāi)的首屆國(guó)際《紅樓夢(mèng)》研討會(huì)上,華裔學(xué)者陳炳藻宣讀了《從詞匯的統(tǒng)計(jì)論<紅樓夢(mèng)>的作者問(wèn)題》。此后,他又發(fā)表多篇用電腦研究文學(xué)的論文。他們通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)對(duì)《紅樓夢(mèng)》進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析與風(fēng)格分析,提出了震驚紅學(xué)界的《紅樓夢(mèng)》成書(shū)過(guò)程的新觀點(diǎn)。
哲學(xué)。數(shù)學(xué)表面上與哲學(xué)毫無(wú)關(guān)系。但實(shí)際上,數(shù)學(xué)對(duì)哲學(xué)一直起著重大作用,并且深受哲學(xué)的影響。例如,數(shù)學(xué)中的極限,無(wú)窮,連續(xù)等概念,一出現(xiàn)便成為哲學(xué)研究的對(duì)象,17世紀(jì)無(wú)限小爭(zhēng)論等都與數(shù)學(xué)有密切聯(lián)系。
史學(xué)。數(shù)學(xué)方法的運(yùn)用為歷史研究開(kāi)辟了許多過(guò)去不為人重視,或不曾很好利用的歷史資料的新領(lǐng)域,影響著歷史學(xué)家運(yùn)用文獻(xiàn)資料的方法,影響著他們對(duì)原始資料的收集和整理,以及分析這些資料的方向,內(nèi)容和著眼點(diǎn)。
數(shù)學(xué)與現(xiàn)代社會(huì)的聯(lián)系正在日益加深,也正在深刻地影響著社會(huì)科學(xué)的研究和發(fā)展。在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過(guò)程中,我們可以通過(guò)各種學(xué)科輔助學(xué)習(xí),找到數(shù)學(xué)與它們之間的聯(lián)系,運(yùn)用這種聯(lián)系可以幫助我們更好的認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué),學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。
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(作者單位:海南大學(xué)應(yīng)用科技學(xué)院)