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小孩初中數學學完微積分後,高中再學些什麽?

(2023-02-05 20:00:35) 下一個

謝謝各位對我前麵貼子的斧正,不一一致謝了。

回答一下幾個網友的問題:小孩初中數學學完微積分後,高中再學些什麽?

先說個趣事,天普大學博士畢業,在普林斯頓高等研究院 和 伯克利數學研究所 做博士後,最後在紐約大學 任教授的 張高勇 於 1994年 在 Annals of Mathematics (數學領域最權威的刊物)發表著名論文,證明了著名的Busemann-Petty問題在n=4 下成立!轟動一時,被譽為 幾何學此領域中最有意義的結果。

1999年,還是在最權威、最重要的數學年刊 Annals of Mathematics 上,張高勇 又發表了一篇論文,證明了Busemann-Petty問題在n=4 下 成立! 再次轟動一時。

可見,什麽才是嚴格的,顛撲不破的數學證明? 數學證明的嚴格性 應該不是小事,數學學到一定程度,計算就退居二線了,數學證明才是最基本的工作 和最重要的技能。

有些家長,或者小孩,把學習當作百米競賽,隻爭朝夕,隻想拚命的把大學,甚至研究生的數學都趕快學完。這種精神嘖嘖稱讚,也沒什麽不好。但不一定對所有小孩都適用。

小孩初中數學學完微積分後,高中可以按照有些去學抽象代數,實複分析,如果你喜歡。我想還有一些其他選擇,比如 學些 更 foundation 的東西,比如 數學邏輯,比如 set theory, type theory, category theory 等等。還有就是 學習如何做證明題,即使為了今後40萬什麽的,這些可能更有用,也更容易。

我發現,尤其是美國的中學生,幾乎都不會做數學證明,如何證明 1+1 = 2? 這裏不是指哥德巴赫猜想,而是如何從其他公理出發,得出 1+1=2 這個結果。記得羅素在 principia mathematica中花了很多頁,從加法公理證明了 1+1=2. 而且並不難,但是絕對是非常好的數學素質教育,高中生是不是可以學習一下這個。

數學證明有很多方法,比如 proof by contraposition, 就是通過證明命題的逆反命題,從而證明了原命題。我發現 大多數美國中學生並不會。

還有 反證法,proof by contradiction, 從否命題推出錯誤結論,從而得證。

還有數學歸納法,中國中學很強調,美國中學好像沒學。也許是裏麵的嚴格性讓美國教師 望而卻步。

還有暴力法 brute force,曆數法 complete induction,窮盡法 Proof by exhaustion

加上統計法,概率法,組合法。。。構造性證明法,非構造性證明法。。。

近年的計算機輔助證明法,比如地圖的四色定理。

最後上2道題,不是證明題,而是模擬數學研究中,證明(或者反證)2個猜想:

  1. 假設 n 是任意正整數,如果 n 是偶數,除以2 (n-> n/2),如果是奇數,乘以3再加1 (n->3n+1)。最後的序列是否將是 4,2,1,4,2,1.。。。。 證明或者反證
  2. 假設 n 是 正的奇數,是否有:

這裏和數學競賽不同的是,數學競賽是證明題,命題肯定是成立的。你的任務就是證明它成立。在實際研究中,比如哥德巴赫猜想,他隻是一個猜想。

如果高中生對上麵猜想感興趣,不妨可以做做。起碼可以鍛煉數學素質、培養數學興趣。

太難的課,往往會扼殺小孩的興趣。我有個親戚小孩在馬裏蘭上初中,他們學校自稱是第一個在初中就教編程的,有Java課,有 Python課,很豐富,親戚小孩很感興趣,也上了不少。後來他們高中畢業上大學的時候,他並沒有選 CS,我問為什麽? 他說,他們很少有人選CS,因為絕大部分同學覺得 編程太難了,根本學不懂,不是學 CS的料,我想,這也許是 拔苗助長的一個例子。有人初一就是編程天才,但大多數學生在初一就學編程,反而產生了反感。

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