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小孩初中数学学完微积分后,高中再学些什么?

(2023-02-05 20:00:35) 下一个

谢谢各位对我前面贴子的斧正,不一一致谢了。

回答一下几个网友的问题:小孩初中数学学完微积分后,高中再学些什么?

先说个趣事,天普大学博士毕业,在普林斯顿高等研究院 和 伯克利数学研究所 做博士后,最后在纽约大学 任教授的 张高勇 于 1994年 在 Annals of Mathematics (数学领域最权威的刊物)发表著名论文,证明了著名的Busemann-Petty问题在n=4 下成立!轰动一时,被誉为 几何学此领域中最有意义的结果。

1999年,还是在最权威、最重要的数学年刊 Annals of Mathematics 上,张高勇 又发表了一篇论文,证明了Busemann-Petty问题在n=4 下 成立! 再次轰动一时。

可见,什么才是严格的,颠扑不破的数学证明? 数学证明的严格性 应该不是小事,数学学到一定程度,计算就退居二线了,数学证明才是最基本的工作 和最重要的技能。

有些家长,或者小孩,把学习当作百米竞赛,只争朝夕,只想拼命的把大学,甚至研究生的数学都赶快学完。这种精神啧啧称赞,也没什么不好。但不一定对所有小孩都适用。

小孩初中数学学完微积分后,高中可以按照有些去学抽象代数,实复分析,如果你喜欢。我想还有一些其他选择,比如 学些 更 foundation 的东西,比如 数学逻辑,比如 set theory, type theory, category theory 等等。还有就是 学习如何做证明题,即使为了今后40万什么的,这些可能更有用,也更容易。

我发现,尤其是美国的中学生,几乎都不会做数学证明,如何证明 1+1 = 2? 这里不是指哥德巴赫猜想,而是如何从其他公理出发,得出 1+1=2 这个结果。记得罗素在 principia mathematica中花了很多页,从加法公理证明了 1+1=2. 而且并不难,但是绝对是非常好的数学素质教育,高中生是不是可以学习一下这个。

数学证明有很多方法,比如 proof by contraposition, 就是通过证明命题的逆反命题,从而证明了原命题。我发现 大多数美国中学生并不会。

还有 反证法,proof by contradiction, 从否命题推出错误结论,从而得证。

还有数学归纳法,中国中学很强调,美国中学好像没学。也许是里面的严格性让美国教师 望而却步。

还有暴力法 brute force,历数法 complete induction,穷尽法 Proof by exhaustion

加上统计法,概率法,组合法。。。构造性证明法,非构造性证明法。。。

近年的计算机辅助证明法,比如地图的四色定理。

最后上2道题,不是证明题,而是模拟数学研究中,证明(或者反证)2个猜想:

  1. 假设 n 是任意正整数,如果 n 是偶数,除以2 (n-> n/2),如果是奇数,乘以3再加1 (n->3n+1)。最后的序列是否将是 4,2,1,4,2,1.。。。。 证明或者反证
  2. 假设 n 是 正的奇数,是否有:

这里和数学竞赛不同的是,数学竞赛是证明题,命题肯定是成立的。你的任务就是证明它成立。在实际研究中,比如哥德巴赫猜想,他只是一个猜想。

如果高中生对上面猜想感兴趣,不妨可以做做。起码可以锻炼数学素质、培养数学兴趣。

太难的课,往往会扼杀小孩的兴趣。我有个亲戚小孩在马里兰上初中,他们学校自称是第一个在初中就教编程的,有Java课,有 Python课,很丰富,亲戚小孩很感兴趣,也上了不少。后来他们高中毕业上大学的时候,他并没有选 CS,我问为什么? 他说,他们很少有人选CS,因为绝大部分同学觉得 编程太难了,根本学不懂,不是学 CS的料,我想,这也许是 拔苗助长的一个例子。有人初一就是编程天才,但大多数学生在初一就学编程,反而产生了反感。

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