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数学入门

数学入门

作者: Obj_Arr | 来源:发表于2022-07-10 20:12 被阅读0次

    从初等数学到高等数学,再到现代数学的主要变化。
    包含一些专题,
    初等数学,算术,方程,三角函数,
    高等数学,线性代数,微积分,微分方程,
    现代数学,抽象代数,泛函分析,测度论

    算术

    加减乘除,最基本的运算,自然数,有理数,实数,复数。是一切数量概念的基础。
    a+b-cd/e=?
    1+2=3;5-4=1;4
    5=20;6/3=2
    1/2+1/2=1;1-1/3=2/3;62/3=4;4/6=2/3
    √2+2√2=3√2;3π-π=2π;√2
    √6=2√3;√10/√2=√5
    1+2i+(3+4i)=4+6i;3+3i-(1+2i)=2+i;i*i=-1;3/i=-3i

    方程

    在计算中引入未知量,求未知量的数值
    a+2=3,a=?
    a/i=-3i,a=?

    三角函数

    关于旋转的学问
    从正方向,旋转A角度,得到的位置坐标
    { (1,0)\to(cosA,sinA) }
    本质为复数乘法
    { 1\cdot e^{iA}=e^{iA} }
    可推广到任意复数
    { re^{i\theta}\cdot e^{iA}=re^{i(A+\theta)} }
    { r(cos\theta,sin\theta)\to r(cos(A+\theta),sin(A+\theta)) }

    线性代数

    满足一定性质的代数系统
    { x+y=y+x\\ x+y+z=x+(y+z)\\ x+0=x\\ x+(-x)=0\\ c(x+y)=cx+cy\\ (c+d)x=cx+dx\\ c(dx)=(cd)x\\ 1\cdot x=x }
    在此之上,引入线性运算
    { f(x+y)=f(x)+f(y)\\ f(cx)=cf(x) }
    这个线性运算可以是矩阵
    { A(x+y)=A(x)+A(y)\\ A(cx)=cA(x) }
    还可以是数量积
    { z\cdot(x+y)=z\cdot(x)+z\cdot(y)\\ z\cdot(cx)=cz\cdot(x) }

    微积分

    积分是关于测量的学问,测量区域面积,曲线长度,一段时期的总量
    { \int f(x)dx }
    根据参数的不同,区域的不同表现为不同的形式
    { \int f(x,y,z)dxdydz\\ \int_{C}f(x)dx }
    对于离散情形,用求和表示
    { \sum_i^nf(x_i)\Delta x_i }
    可以借此获得无穷级数表示
    { \sum_i^{\infty}f(x_i) }
    微分是关于线性逼近的学问
    { f(x+t)=f(x)+f^{\prime}(x)t+f^{\prime\prime}(x)t^2+f^{\prime\prime\prime}(x)t^3+\dots }
    可见,一阶导数为线性逼近,高阶导数则是在低阶近似之后再去近似,这般进行下去,就可以对连续函数进行多项式逼近。

    微分方程

    广义上属于微积分方程,即含微积分运算的方程
    { \int f(x)dx=y,f=?\\ f^{\prime}(x)=y,f=? }
    解析求解非常困难

    抽象代数

    满足抽象规则的代数系统,比如群满足
    { x\cdot y\in G \\ x\cdot y\cdot z=x\cdot(y\cdot z)\\ e\cdot x=x\cdot e=x\\ x\cdot x^{-1}=e }
    实质上是满足特定运算关系的集合,由于极为抽象,所以应用极广
    { x,y\in G \\ rel(x,y)\in G }
    定义集合和关系,就可以定义一种抽象结构,在这些结构中有重要应用价值的就被归类于抽象代数中。现代数学被称为研究结构的学问由此而来。

    泛函分析

    将函数视为线性代数中的元素,就获得了函数空间,和函数的线性代数,再加上函数微积分,函数的函数,就构成了内容极为丰富的数学领域。
    { f+g=g+f\\ f+g+h=f+(g+h)\\ f+0=f\\ f+(-f)=0\\ c(f+g)=cf+cg\\ (c+d)f=cf+df\\ c(df)=(cd)f\\ 1\cdot f=f }
    线性算子就像线性代数中的矩阵,只是现在作用于函数上
    { A(f+g)=A(f)+A(g)\\ A(cf)=cA(f) }

    测度论

    积分的自然推广,积分本质上是加权求和,推广到函数空间上,配合泛函的概念,就构成了极为抽象的积分理论。
    { \int\phi(f)df }
    泛函将每一个函数对应一个数,所以对于函数空间中的无数函数的求和转变为对数的求和。


    一些基本的内容,没有复杂的推导和定理,要看到数学本质上是描述的学问,所有的符号都是描述思想的固化。要把数学用起来,就需要抓住这个本质,不要被表面的复杂性吓到。

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