数论人生

数论是一门学科,也是我的人生。有人把酒论英雄,我用数字描天下。
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数学竞赛与人生

(2022-05-25 10:52:15) 下一个

一个数学成绩很好的学生曾经对我说,一定要让她弟弟学到最好的数学;也有一个家长曾经对我说,一定要让他孩子学到最聪明的数学。他们的意思是,不用学很多数学知识,也不需要做很多练习,只学习某些窍门,就可以解决任何数学问题,至少是看到任何问题都知道怎么解。我自信知道所有的数学学科,可我的概念中只有最全面的数学、最高深的数学、最有用的数学等,要不就是分成学校数学与竞赛数学。

学校数学只教代数、几何、微积分,而且是极其肤浅的那种。这些都是墨守陈规、有公式定律可套的东西,机械般地没有技巧、没有新思想,只适合于按部就班、不搞发明创造的人。要想学到聪明数学,只有钻研竞赛数学。一个家长曾经这样告诫他儿子:如果你不在中学时代参加一些竞赛,那么到了大学里,一切都是套公式,脑袋都要僵化了。现实情况却是,很多人就连现成的公式都不会套。

从内容上来说,竞赛数学有三个额外的专题:(1)计数,或称组合数学;(2)数列,或称找规律、模式识别(Patterning),包括数学游戏的致胜策略,还有逻辑推理问题;(3)数论,研究整数的基本性质。整数看似简单,研究方法可谓无所不用其极!就算把目前已知的所有方法都用上,也不能解决哥德巴赫猜想。为什么是这三个专题?因为它们都是构造性的!你需要构造出一种新对象、新方法,去证明或否定一个论断。

还有不有其它专题,可以拿来做中学数学竞赛?图论,研究图的构造与计数,概念简单,构造耗时;已有难题,如四色问题,货郎担问题,一笔画问题等,都已解决,没有什么题可竞赛了。矩阵代数,结构、运算规则都是固定的,没有自由发挥的空间。运筹学、决策论,使用的工具太过于依赖分析学科,中学生是很难掌握的,但其思想可以借鉴。根据已有信息,预估所有可能的结果、成本与收益,按照最优化原理,决定采取何种策略。自适应、自完善系统都莫过如此。

在演算或推理的过程中,最重要的就是要搞清楚,下一步是什么?在数学中,有一门学科叫数理逻辑,专门研究符号化的推理过程。只要把句子(命题)符号化,根据事先设定的推理规则,它就能一步步地给出最终结果。这已经机械化,对于思维训练的帮助有限。给定一个问题,要想一眼看出如何求解,还得先把它数量化。

数学对象就是一些表达式,用运算符把变量连接起来的关系式;运算符有加、减、乘、除和幂,关系式有等式、不等式、和映射。图形都可以用映射表出。如何写出一个关系式?我们要从不同的方面或不同的角度去考虑问题。我经常对学生们说,要列出一个方程式,你只要用两种不同的方式去表达同一个量就可以了。遗憾的是,我就算说上几十遍,也有人记不住,可能是受学校老师的影响太深了。其实,在所有科学中,这是列式的唯一方法!

有好几个学生跟我说,要造一台超级计算机,它能够解决任何数学问题:会做计算,能列方程、解方程。怎么才能做到呢?我对此有过深入思考,写过一些教电脑读书识字列算式的文章,但至今尚未实现。如果真有这样的机器,那还有不能解决的数学猜想吗?还有解决不了的疑难杂症吗?人类岂不是永生了!另一方面,就算有人造出了这样的机器,它对于训练人的大脑也没有任何好处,相反只会让人的大脑僵化、变成机器的奴隶。

有人说,数学补习就是提前学。其实,不同的老师,教学水平是不一样的;尽管所学的内容大同小异,但老师的思想方法相差巨大。学校里的老师,衣食无忧、饱日终老,丝毫没有进取之心;连概念都搞不清,要他们去搞创新,无异于登天。而课外补习老师呢,要想生存,就得拿出超过学校老师的本领;这就逼迫他们不断地改进,思想方法日趋完善。教出来的学生自然也就胜人一筹。当然,哪里都有庸医、庸师,你必须要事先了解才行。

也有人说,我的孩子才不要参加什么竞赛呢,学校里的功课只要能够及格就可以了。殊不知,学校教育正在毁掉多少聪明的大脑!你愿意孩子碌碌无为一生,他/她可不一定愿意。当然,如果是孩子自己不愿意动脑子,你也没有办法。有的家长还要讲究个性价比:花多少时间和金钱,学多少东西;把孩子变成了一台功利的机器。多出来的时间呢?白白浪费掉,多长点见识不好吗?

有人说得好,人生就是一个过程!你可以躺平,过平庸的一生;也可以雄起,过精彩的一生。到这个世界来走一遭,不留下点自己创造的东西就太对不起上天了。

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评论
务实小民 回复 悄悄话 学校数学只教代数、几何、微积分,而且是极其肤浅的那种。这些都是墨守陈规、有公式定律可套的东西,机械般地没有技巧、没有新思想,只适合于按部就班、不搞发明创造的人。要想学到聪明数学,只有钻研竞赛数学。----我不知道 有多少朋友认同。 当然,留言并不是为了反驳您,您肯定有您的道理。
我只是想,数学天才的想法就想正态分布上那个最边边的一点点。 但是你要知道还有众多芸芸众生。
务实小民 回复 悄悄话 我还挺喜欢数学的,女儿也在积极参加数学竞赛。
也便如此,我前前后后看了您的博文三遍,但是最后都有点懵!真是数学家的思维,很有点的跨度,反正最后都没有完全GET到您的点。
shine21 回复 悄悄话 nice
6ba6 回复 悄悄话 纯数学当然最能显出智力优势,但最有钱途可能就是那个black-scholes公式了,华尓街用来炒股赚得盘满钵满
johnifanx98 回复 悄悄话 你说的这些基本上是纯数学专业的人才会关心的,而且只是某些专业。看的出你对微积分在物理和工程学科的应用不太熟悉。那可不是套公式就能搞定的。
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