数学学习

前言

  • 看了永野裕之先生的数学书《数学好的人是如何思考的》,感觉印象深刻,遂把整书结构思想摘抄总结如下。

数学实用性

  • 爱因斯坦:所谓教育,是忘却了在学校学得的全部知识之后所剩下的本领。为了让这个本领能便利地解决社会中面临的诸多问题,教育应该培养的是能够独立思考和独立行动的人。

  • 因此,凡是不能够独立思考和独立行动的人,要么是接受的教育不行,要么是懒惰。

  • 通过“画面感”和“重新制定计划”来学习和以前不一样的数学。

初中数学背后的7个技能(逻辑思考的提示)

  1. 概念理解(联想)
  2. 看穿本质(广义化)
  3. 合理解题(过程)
  4. 抓住因果关系(相似)
  5. 增加信息(相似归纳)
  6. 令人信服(证明)
  7. 从局部看整体(概率统计)

解决数学题的10个思路(共通性的基本思考方法)

  1. 降低次方和次数
  2. 寻找周期性和规律性
  3. 寻找对称性
  4. 逆向思维
  5. 与其考虑相加,不如考虑相乘
  6. 相对比较
  7. 归纳性的思考实验
  8. 数学问题的图像化
  9. 等值替代
  10. 通过终点来追溯起点

数学和算数

  • 算数是结果,为生活服务,因此学习算数的关键是记住方法,然后反复练习提高速度,以解决模式化的问题。任务完成。
  • 数学是过程,为解决问题服务,因此,学习数学不是为了生活,而是为了锻炼逻辑思维能力,从而解决未知的问题。
  • 综上:算术追求的是结果的正确性,数学则追求的是逻辑的正确性,换句话说就是过程的严谨与合理。
  • 这个时代更加需要数学,因为麻省理工学院媒体实验室的所长伊藤穰一说:世界变化如此之快,地图已经毫无用处。我们需要的是指南针。

学术学习方法摘要

  • 切勿死记硬背
    • 死记硬背是懒惰的表象,相对懒惰,因为有些,或者许多人死记硬背都不愿意,想要坐享其成。
    • 有些知识需要背,但是如果对于新知识,思考其对应的现实含义,背诵则会更加高效且便捷。
  • 多问为什么
    • 数学是为了解决未知的问题的,所以记住已有的题的意义就是能够举一反三,通过已有的问题的总结,能够适用于任何问题的解决技巧和捷径。但是这些方法捷径很难通过定理、公式和解题方法表现出来,而我自己有比较懒惰,没有思考,所以我目前没有学会。
  • 重新定义
    • 同切勿死记硬背,赋予新知识自己的理解,进行重新定义,能够帮助记忆,抓住本质。
  • 证明公式定理
    • 通过证明定理,体会大师们的思路。
  • 闻 – 思 – 教 三步走
    • 默而识之,学而不厌,诲人不倦

技能详解

概念理解

  • 如果只是囫囵吞枣地接受看到的东西,你就很难发现隐藏在其深处的真理。但是,如果能通过概念进行分析,我们的思考就是无限的,哪怕是宇宙中遥不可及的神秘世界,我们也能尝试一探究竟。我认为智慧与概念息息相关。通过创创造概念、深化概念,我们才能理解世界,可以说,数学的历史就是概念的历史。
    • 对“质数”的理解
      • 数的原子结构-分解质因数
        • 分解质因数的步骤
          • 依次除以能够整除的数的质数
          • 把用于分解的质数和剩下的质数写成乘积形式
      • 分解质因数告诉我们一个道理:将每个东西分解为不可再分的质数,无论是解决“公因数”还是“公倍数”的问题,都是最有效的方法。当然,发现事物的“质”绝非易事,但只要我们追根溯源,就能发现事物的本质,所以我希望大家在思考问题时候不要半途而废,要有追根究底的精神。
      • 貌似,这次探索确实对我有帮助,以前就没有发现。
    • 把无法抓住本质的数(无理数)作为概念理解
      • 有理数–有比数
      • 无理数–无比数
      • 为了计算,自然数诞生了;为了分配、求算比例,分数诞生了;为了表示“无”,0诞生了,为了在同一个概念中掌握相反的概念,负数诞生了。

看穿本质

  • 一定要懂得从海量信息中,筛选出自己想要的信息并抓住其本质。
    • 首先若能将对象一般化,我们便能统一处理庞大的信息,另外,如果能意识到某个问题的基本组成要素,我们就能认识到眼前问题的复杂性,并能找到处理方法。并且,数学可以帮助我吗们推断没有的东西。
    • 数学和算数的最大区别,解决数学问题用负数和字母。用字母代替数字(代数?)
    • 本质就是概念。理解概念是学习数学的一大目标。
    • 抓住事物的本质,总结出共同的概念,这就是所谓的一般化,数学的基本精神就是从多个具体事例中找出潜在的本质。因此,在学习数学的过程中,我们应该随时想到用字母来表示对象。
    • 次数:相乘的字母的个数。
    • 因式分解
      • 因式分解的意义在于增加的式子的信息量,就像做辅助线增加图像的信息量一样。但是,因式分解后,做完辅助线后,我们要利用好其他的式子的基本变形,通过辅助线构造的平行相似,再进行下一步操作。
      • 因式分解基本要求
      • 提取公共的因数
      • 对最低的字母进行整理
      • 再利用现成的因式分解公式

合理解题

  • 要点
    • 正确的过程
    • 总结规则
    • 模式化
  • 等式的性质及其重要性
    • 逻辑推理的前提
    • 诡辩的产生
    • 0不可作为除数的原因
      • 证明2=1
  • 联立方程组
    • 方程增加约束,未知数的个数又称自由度
    • 代如法解决方程及加减法解方程
    • 代入法解方程组
    • 只要是带有字母的方程,我们就必须时刻不忘消去未知数,这是解答代数问题最重要的基本方针。时刻遵循确定要消去的字母->对确定的字母进行求解->带入其它式子进行解方程
  • 完全掌握初中数学式子变形的知识点的知识点–完全平方
    • 完全平方的基础式
      x2+2kx=(x+k)2k2 x^2 + 2kx = (x + k)^2 - k^2
      式子的特点,第二个k为第一个k的一半,第三个k为第二个k的平方,内部2
      K的一半,减去外面K的平方
  • 例子
    x2+6x=(x+3)29 x^2+6x=(x+3)^2-9
  • 3为6的一半,9为3的平方。3为上面公式的K,K为核心。

抓住因果关系

  • 要点
    • 找出单射(最基本的单射–比例)
    • 熟练掌握并利用“线性”与“非线性”的关系
    • 由“比例”走进函数的世界。函数关系就是指因果对应的关系。一次函数是线性函数,我们可以通过一次函数认识世界;二次函数事“非线性”函数,我们可以通过二次函数表现真实的世界。
    • 线性代数:线性代数是在求解联立一次方程组的基础之上展开的。

增加信息

  • 要点
    • 从方法中探索原理
    • 准备有效的核对清单
    • 分类
    • 找出相似之处
      • 初中数学中代数与几何各占半壁江山,但是几何问题就像猜谜语,无法明确的提高逻辑思维能力,所以高中以后几何就变少了,但是也会有一些作用,比如提高信息量。
      • 辅助线不是随意画的。平行线的作用正是获得“更多有用的信息”。
      • 垂直平分线
      • 角平分线
      • 做出这些东西后,思考垂直平分线的定义与性质,然后这些定义和性质就是能带来的信息量。
  • 方法中的原理:忽略原理,你找的所谓捷径也是绕远路,而且很难达到目的。
    • 知道“方法”总是比没有好,但是仅仅满足方法,就会忽略其中的本质,在学习做图中,学生可能会通过记住方法在学生中得分,但是如此,就压制了他们的好奇心。我认为,问(而且是一直问)“为什么”是掌握数学技能 的唯一“资质”。放大方法的作用,是一件令人遗憾的事。
  • 准备清单以便高效率的收集信息
    • 应用:证明全等三角形的方法思想
    • 三角形若干角相等,边相等,三角形全等。
  • 分类归纳信息(定义)
    • 等腰三角形
    • 正三角形
    • 平行四边形
    • 长方形
    • 菱形
    • 正方形
    • 行星分类
  • 信息量最多的图形
  • 相似的核心思想:成比例
    • 通过相似图形的知识点,在生活中找相似的事和物,信息量增多的同时,还能发现很多隐藏的性质。
    • 芥川龙之介:“人生就好像一盒火柴,如果很小心翼翼地对待它,是有些可笑的;可是如果不认真对待它,又是很危险的。”
    • 不只是这句话的比喻,当你发现某个东西和另一个东西很相似的时,会有一种豁然开朗的感觉,当用举例子进行论证的时候,自己满意,别人也更加容易理解,类比是论证中最为重要的方法。

令人信服

  • 要点
    • 明确假设、结论
    • 简明地证明“假设”的原因
    • 不要现学现卖
  • 逻辑正确(利用数学证明),就能拥有压倒性的说服力,任何人都无法违抗真理
  • 逻辑的基础
    • 假设和结论
    • 芝诺悖论(追乌龟的故事)
  • PAC思考法
Created with Raphaël 2.2.0P(Premise:前提/事实)A(Assumption:假设)C(Conclusion:结论)
  • 在中学数学中,很少提到“前提”一词,但是在我们日常生活中,偶尔会遇到前提有些奇怪的“逻辑”。欺诈的“逻辑”大多数都是这个模式。即使“假设->结论”的逻辑无懈可击,但是如果你觉得可疑的话,不妨关注一下前提P,琢磨一下前提是否存在问题。
    • 1+1在二进制的条件下成立。
  • 爱因斯坦说:常识就是人在十八岁之前形成的各种偏见。
  • 由于生长环境的不同,我们的常识可能对对方而言并非常识。要和背景不同的人展开合乎逻辑的讨论,切记在讨论之前,认真确认前提。(和哲学终极三问的第一问:是何如此相像。)
  • 数学考试的目的
    • 逻辑表达能力(人话就是能够一五一十的写出得到答案的过程)
  • 数学考试是加分项
    • 对于考生而言,只能通过答案展示自己的实力,而对于评分老师而言,答案纸上所有内容都是对考生做出评价的参考资料。考生必须在答案中将自己掌握东西全部表现出来。
    • 我们无需复制习题集里那种格式工整的答案,只需按照自己的思想,想到哪儿就写到哪儿,想到多少就写多少。因为数学是加分制,写多不扣分。
    • 不用担心答案写的太多。在答题的时候,清楚地意识到,答案纸是展现自己实力的唯一舞台,因此,多写一点才不会失去表现的机会。
    • 如果想写出能得高分的答案,就要把阅卷“老师”当成自己的朋友,他的数学比你差,因此,你一定要详细地写出答题过程,只有这样,他才明白答案是怎么得来的。
  • 证明题的书写方法
    • 基于假设,有条不紊地展开推到,最终得出结论。这是解题方法,也是写证明题应遵循的顺序。
    • 许多人在学生时代都不擅长做证明题,数学磨炼的是一个人的逻辑思考能力,从这个角度来看,证明题的作用尤为重要。
    • 要点
      • 清楚地写明假设和结论
      • 完整地写出由假设得出结论的理由
      • “A等价于B等价于C等价于D”和“如果”同时存在时,应写明“如果”出现的条件和结果
      • 站在读者的立场,耐心地写清楚证明过程。
Created with Raphaël 2.2.0摆出假设(前提)写出原因(推理)得出结论
  • 站在别人的立场,这一条乍看之下有点道德约束,实际上这一点非常重要,写证明题,最忌讳的就是自说自话。

  • 正多边形的个数为有限个的证明过程

    • 学习证明过程的思想不在于知道一个真理,而是体会发现真理的过程。背诵一个理论,在大多数是没有用处的,但是如果亲自验证,就能够理解理论得来的过程,理论就变的有意义。
  • 勾股定理

    • 深奥的“逻辑之森”的入口
  • 学习数学并不是培养利用公式来解决模式化问题的能力,而是要磨练运用逻辑思维解决未知问题的能力。 从培养逻辑思维的角度来看,证明勾股定理是初中数学学习的重中之重,勾股定理作为高中的“逻辑之森”的路口,蕴含着耐人寻味的美景。(普通的我们只需要欣赏逻辑的美丽,探寻蛮荒之地交给科学家)

从局部看整体

  • 要点
    • 挑选“代表”
    • 不依赖直觉
    • 不倾向使用混杂的数据
  • 统计
    • 包括描述统计学与推断统计学
  • 概率
    • 破除错觉
  • 抽样调查
    • 以小见大
    • 进阶:将数据的分布带入考虑

综合问题——如何使用7个技能

  • 看书吧

总结

从“数与式”与“函数中”,期望能够通过逻辑思维解决问题。
从圆与三角形图形知识中,体会分类和制约中发现潜在性质的方法,以及从假设导出结论的证明过程。

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