高等數學(xué)有什么用?很多人問(wèn)過(guò)我這個(gè)問(wèn)題。其實(shí)大多數人在問(wèn)這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候,心里已經(jīng)預設了否定的答案。確實(shí),對于大多數人來(lái)說(shuō),已經(jīng)發(fā)展到了連數字都基本很少用了的一些高等數學(xué)分支,是過(guò)于虛無(wú)飄渺了。但是實(shí)際上,今天我們的生活已經(jīng)完全離不開(kāi)數學(xué)。甚至可以這么說(shuō),沒(méi)有高等數學(xué)的發(fā)展,就不會(huì )有今天的現代社會(huì )。
也許很多人會(huì )懷疑這點(diǎn),那么我就來(lái)稍微介紹一下現在高等數學(xué)的各主要學(xué)科的“用處”。初等數學(xué)就不說(shuō)了,一些如離散數學(xué)、運籌學(xué)、控制論等純粹就是為了應用而發(fā)展起來(lái)的分支也不說(shuō)了,重點(diǎn)介紹基礎方面的。
數學(xué)分析:主要包括微積分和級數理論。微積分是高等數學(xué)的基礎,應用范圍非常廣,基本上涉及到函數的領(lǐng)域都需要微積分的知識。級數中,傅立葉級數和傅立葉變換主要應用在信號分析領(lǐng)域,包括濾波、數據壓縮、電力系統的監控等,電子產(chǎn)品的制造離不開(kāi)它。
實(shí)變函數(實(shí)分析):數學(xué)分析的加強版之一。主要應用于經(jīng)濟學(xué)等注重數據分析的領(lǐng)域。
復變函數(復分析):數學(xué)分析加強版之二。應用很廣的一門(mén)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)域都有廣泛的應用,所以工科學(xué)生都要學(xué)這門(mén)課的。
高等代數,主要包括線(xiàn)形代數和多項式理論。線(xiàn)形代數可以說(shuō)是目前應用很廣泛的數學(xué)分支,數據結構、程序算法、機械設計、電子電路、電子信號、自動(dòng)控制、經(jīng)濟分析、管理科學(xué)、醫學(xué)、會(huì )計等都需要用到線(xiàn)形代數的知識,是目前經(jīng)管、理工、計算機專(zhuān)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,主要應用在建筑設計、工程制圖方面。
分析學(xué)、高等代數、高等幾何是近代數學(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)、超導技術(shù)、量子力學(xué)、數理金融、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、天氣預報等領(lǐng)域都需要它。
泛函分析:主要研究無(wú)限維空間上的函數。因為比較抽象,在技術(shù)上的直接應用不多,一般應用于連續介質(zhì)力學(xué)、量子物理、計算數學(xué)、控制論、最優(yōu)化理論等理論。
近世代數(抽象代數):主要研究各種公理化抽象代數系統的。技術(shù)上沒(méi)有應用,物理上用得比較多,尤其是其中的群論。
拓撲學(xué):研究集合在連續變換下的不變性。在自然科學(xué)中應用較多,如物理學(xué)的液晶結構缺陷的分類(lèi)、化學(xué)的分子拓撲構形、生物學(xué)的DNA的環(huán)繞和拓撲異構酶等,此外在經(jīng)濟學(xué)中也有很重要的應用。
泛函分析、近世代數、拓撲學(xué)是現代數學(xué)三大熱門(mén)分支。
非歐幾何:主要應用在物理上,最著(zhù)名的是相對論。
數論:曾經(jīng)被認為是數學(xué)家的游戲、唯一不會(huì )有什么應用價(jià)值的分支。著(zhù)名的哥德巴赫猜想就是數論里的?,F在隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )加密技術(shù)的發(fā)展,數論也找到了自己用武之地——密碼學(xué)。前幾年破解MD5碼的王小云就是數論出身。
到目前為止,數學(xué)的所有一級分支都已經(jīng)找到了應用領(lǐng)域,從自然科學(xué)、社會(huì )科學(xué)、工程技術(shù)到信息技術(shù),數學(xué)的影響無(wú)處不在。如果沒(méi)有高等數學(xué)在二十世紀的發(fā)展,我們平時(shí)所玩的電腦、上的網(wǎng)絡(luò )、聽(tīng)的mp3、用的手機都不可能存在。當然,一般的普通大眾是沒(méi)必要了結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。
數學(xué),就是算術(shù),小學(xué)直接面對數字,計算,1+1=2之類(lèi)的東東,初中有了代數和方程,實(shí)際上就是用一個(gè)字母來(lái)代表一個(gè)數,這個(gè)數的具體值可以是未知的。到了高中,主要研究未知數的對應變化關(guān)系,即函數。到了大學(xué),更進(jìn)一步,研究函數值的變化規律,比如導數就是函數的變化率。最后泛函就是研究不同函數之間的變化關(guān)系了。
數學(xué)是從具體到抽象,再抽象的過(guò)程,從自然數到集合,從集合到群,從群到拓撲,從拓撲到流形。只要你有時(shí)間,都能看懂,必竟數學(xué)家也是人,人腦是肉長(cháng)的。肉長(cháng)的人腦能想到的東西也就這點(diǎn)了。
最難的還是數論,一個(gè)哥德巴赫猜想,整了三百年,沒(méi)人想出來(lái)怎么證。搞數論,人腦估計不夠用了。
不過(guò),對于大多數數學(xué)家來(lái)說(shuō),研究數學(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(méi)有什么不同的。所謂數學(xué)的“用處”,不過(guò)是一個(gè)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學(xué)工具了嗎?是否也理解為什么理工科學(xué)生轉經(jīng)管那么輕松了嗎?正是數學(xué)積累的差距導致了思維深度和廣度的差距呀!
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