從我們上小學一年級開始,直到高中三年級,這12年的時間中,年年都要學習數學。在中小學課程中,數學、語文、外語並稱三大主幹課,世界各國都是如此。
這主要有三方麵的原因:
數學和語文、外語一樣,也是一種語言,它是科學的語言。它使用數字、符號、公式、圖像、概念、定理等位置關係,幫助人類認識世界、探索未來。不懂數學,就不能理解科學。
數學對於培養、訓練人的理性思維十分有益。如果說語文能用來表示人的感情、願望、意誌,進行形象思維的話,那麼數學主要用來進行概括、抽象、推理和論證等理性思維。數學嚴格精確、從不含糊,對於培養人的思維能力是必不可少的。
數學用途廣泛。小至上街買東西,大至設飛機、火箭,控製衛星運行,全離不開數學。數學是科學發展的基礎,它的發展進步推動了科學技術的向前發展。
有的同學並不喜歡學習數學,常常是為了應付考試才去努力學習。其實中小學課本中講授的數學知識都是數學的基礎內容,是今後生活、工作、學習中不可少的,如加減乘除要反複計算,做起來很枯燥,但實際上哪裏都能用上,買東西算賬、丈量土地、從事設計,哪一樣又能離開數學呢?
數學是研究數與形的科學,凡是有“數量大小”和“形狀位置”的事物都離不開數學知識。因為數學具有抽象性的特點,所以看上去幹巴巴的很枯燥,但它往往會出人意料地不知在什麼地方就派上用場,讓你大吃一驚。
統計無處不在
統計數字是現代社會不可少的,大到國家每隔一定年限對全國人口進行的普查統計,小至一位老師在考試結束之後對學生的成績進行分數統計。而今天,統計學的理論和方法不僅得到了廣泛的應用,還改變著人們對世界的認識。那麼,統計是怎麼出現的呢?
早在17世紀,有一個叫約翰·格朗特的英國商人,對政府公布的死亡表進行了研究。他發現各種疾病、自殺和五花八門的事故導致死亡的人數所占的百分比是基本不變的,而因傳染病死亡的人數所占的百分比波動較大。1662年,他把自己的研究成果發表在名為《對死亡表的自然觀察和政治觀察》一書中,這本書被稱為“真正統計科學的開端”。
統計學就是用於對足夠多的反映社會現象的量進行觀察研究,並揭示其規律的科學。
例如,考察人的智力情況。任意選擇一些人,用設計好的試題測驗他們的智力。
測試的結果是:他們的智力分布呈現出一條鍾型曲線。即智力一般的人占絕大多數,智力低下和智力超常的人均占少數。而且測試的人越多,曲線就越呈鍾形。人類的智。力在總體上服從一種確定的定律,這一規律隻有依靠統計學的研究才能發現。
現代統計學有什麼特點呢?
第一,現代統計在概率論的基礎上,建構了其獨特的數學方法;第二,統計采用抽樣的方法,注重由樣本(抽出的樣品稱樣本)對總體進行推斷;第三,統計離不開大量的觀察,並分析觀察結果的規律性;第四,統計學必經研究科學的有效的實驗設計(如智力測驗中試題的設計)。進入20世紀,統計學獲得了巨大的發展和迅速的普及。試想:在自然科學領域裏的物理化學、地質學、遺傳學,在社會科學領域裏的經濟學、社會學、管理學,甚至民意測驗、資產評估、產品銷售、犯罪案件等等,哪一項能離開統計?統計真是無處不在的。
0的意義不是沒有
上學以後我們最先學習的是算術課,便認識了0這一數字,它可能是你所學過的最小的數字了。那麼。是什麼含義呢?若用手指數鉛筆盒內鉛筆的數目,1代表一支鉛筆,而O便表示無鉛筆,即0的意思就是沒有;若你學過減法,而10減10等於0,意思是說減沒了,好像10個蘋果讓人吃掉了,最後一個不剩。看來0確實表示沒有。
平常0是表示沒有,可是它的意義不隻表示沒有,有時還有其他的意義。
在人們日常生活當中,天氣的冷熱程度用氣溫來表示,它隨著一年四季的交替而不斷變化。像0℃表示什麼含義呢?它表示冰和水混合在一起的那個溫度,自0℃以上為零上,零上17℃~22C即最適於人類生活的溫度;自0℃向下則稱為零下,零下溫度絕對值越大則越寒冷。
再像在計算機內使用的0與1就不是算術上的0與1了。它分別代表電平的高低狀態,1表示高電平,0表示低電平,這時的0絕對不是沒有,卻是一種相對較低的概念。
還有許多例子都能說明0在生活中有許多含義,不隻表示算術內的沒有。實際0本身一樣充滿了矛盾。像任意多個數與0相加,0並不可以改變它們和的值;但許多個數相乘時,隻要其中有一個數若是0,它的乘積就是0,看0的威力有多麼大啊!
要解決這樣的矛盾問題,我們一定要知道數學上的概念都是相對的,絕不是不變化的,也是這樣。
0在數學上是一個十分重要的數字,0至1的飛躍便體現了從無到有的過程,而1至百、千、萬的變化也體現了很多的不同。0不隻表示“沒有”,而為“有”奠定了基礎。但在生活中0較多地表示一種狀態,為0以下與0以上的狀態提供了可參照的標準,它的含義並不是隻用“沒有”就能說清楚的。
為什麼1+1可以等於1
我們初學算術時,就已知道1+1=2了,這是確定無疑的。假如有人做加法1+1的答數不是2,那就要得0分。但是,當我們學到了二進位製的計數法後,就知道在二進位製裏1+1=10而不是1+1=2了。由於在二進位製裏,根本就沒有2這個數字。
現在這裏又寫了這樣一個等式1+1=1。到底是什麼道理呢?這叫做邏輯代數中的加法。
在邏輯代數裏,也與二進製數一樣,我們隻有兩個符號:1和0。但是二進位製數裏的1,確實表示一樣東西1,1是真正的數。0則表示沒有,它也是真正的數字。
而且在邏輯代數裏,1和0並不是數字而是符號。在一般的邏輯電路中,1表示電路是通的,0表示電路是斷的。
例如有一個電路:在這個電路裏,E是電源,例如是幾隻幹電池。P是一隻小的燈泡。電路裏通了電以後,小燈泡P就發光,這個時候的符號是1。電路裏斷了電以後,小燈泡P就不發光,這個時候符號是0。
A和B就是兩AI開關。按上了就通電,拉開了就斷電。現在假如開關A按上,開關B拉上。那電路通過開關A接通了,燈泡P亮了,得1。
假設開關A拉開,開關B按上。那電路通過開關B接通了以後燈泡P亮了,也得1。
現在假如把開關A及開關B都按上,兩條電路全接通了,那就應該是1+1了。但是燈泡P隻可以發同樣的亮光。所以也還是1。
因此,用數學式子來表示,就得1+1=1。
從這幾個情況來看是完全正確的,開關A按上了是1,開關B按上了也是1,開關A和B一起按上了還是1,這究竟是為什麼呢?
這就叫邏輯代數的加法。
在我國科技迅猛發展過程中,邏輯代數這樣的數學知識會慢慢變為人人都應該知道也能了解的常識了。從邏輯代數裏,我們可以知道,0和1並不隻是代表數,而且還代表一種情況。因為有許多有關數字計算習慣用的法則,在邏輯代數裏就會發生一些新的概念。
數學家可以很成功地把樓梯開關的種種情況,通過一個數學式變成0及1,並且還組成有趣的邏輯關係。我們日常在使用著的樓梯開關競與數學密切地聯係起來了,你想到過嗎?