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读书《微积分的力量》

读书《微积分的力量》

作者: 小确幸spring | 来源:发表于2021-08-28 18:06 被阅读0次

这本书的作者,美国史蒂夫•斯托加茨,是康奈尔大学的应用数学系教授。他特别擅长把数学写得让大家能看得懂。

读完这本书,才知道数学是如此美妙。

我们所能见到的现代社会的种种方便,比如坐高铁、坐飞机、打电话、用全球定位系统(GPS)出行、用网站,计算机,人工智能,包括我们今天做电脑断层扫描(CT)、核磁共振扫描(MRI)、我们用的电子琴、语音合成器……他们背后有很多算法,都是来自微积分的发明。没有微积分,这些事情都无法实现。包括我们现在抗癌、抗艾滋病所用到的医学方法,建筑物,全都是用数学的方式计算出来的。所以微积分被称作是上帝的语言,如果你不了解微积分,根本读不懂这个世界。

微积分奠基人物:

阿基米德、开普勒跟伽利略,费马和笛卡尔 牛顿和莱布尼茨

几个跟极限相关的有趣例子:

芝诺说,阿喀琉斯永远追不上乌龟。乌龟比阿喀琉斯先出发1米,然后让阿喀琉斯去追乌龟,结论是阿喀琉斯永远追不上乌龟。为什么呢?他说在乌龟往前走一点的过程中,需要一个时间;阿喀琉斯追它也需要一个时间。当阿喀琉斯走到乌龟原来的位置,在相同时间内,乌龟也往前挪了一点点。

在下一个时间段,当阿喀琉斯又走到乌龟原来的位置,在相同时间内,乌龟又往前挪了一点点。所以结论出来了,阿喀琉斯永远追不上乌龟。有道理吗?这个命题我现在不挑战大家了,因为人类自古到今天,无法解释这个问题。最后有数学家解释说,你不知道极限吗?乌龟每次走得少一点,少一点,少一点,最后加在一起,不会超过1。

阿喀琉斯还论证说,你朝一面墙走,每次走1/2,永远走不到那面墙跟前。为什么呢?因为你要走到那儿去,必然走过中间的一半,你走过这个一半以后,必然得走过那个中间的一半,也就是1/4的地方。然后你得再走过1/8的地方、1/16的地方、1/32的地方……你永远都得走过你和这个墙中间距离的一半的位置。

所以就算再小,你和墙之间都隔着一个微小的一半,所以你走不到那面墙跟前去。这种想法会把人类折磨疯,因为大家觉得有道理,听起来好像是走不过去,但现实中你一下子就走到那儿去了,原因是什么呢?

这里边有个极限的问题,极限是一个特别好玩的事。当你把那个圆的边长想象成平的的时候,请问对吗?我告诉你一定不对。因为它肯定不是平的,它是个极限,所以你要抵抗一种诱惑——把极限想象成是0的诱惑。那虽然是个很小的点,但绝不是0。如果它是0,导致的结果就是整个世界会混乱。

那么什么是微积分?微积分就是想让复杂的问题变得简单的一个方法。它的方法是什么呢?就是把复杂的问题切分成多个简单的部分,切分到什么程度?到无穷的程度。

微积分的实质就是切分和重组,切分的过程叫微分,重组在一起叫积分。就这么简单,所以大家千万不要觉得这是一件特别遥不可及的事。

我们上学的时候把它当作考试来对待,不知道它的意义,但实际上这个可以应用在医学、建筑、火箭发动机等各个方面。因为只要是变动的运算,都可以用方程和图形来表示,这就是微积分的力量所在,这三大核心问题涉及物理、工程、金融、医学等等。

有的孩子有一个宏大的目标,说想成为科学家,那你得学微积分。有的说我想成为生物学家,看起来不要数学对吗?要好好学微积分,没有微积分,你根本不可能成为生物学家。有的说我想成为经济学家,去学微积分。有的说想成为投资人、银行家,去学微积分。你做任何东西,想做到高手,都得懂数学,否则你是在表面上停留的。

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