數論人生

數論是一門學科,也是我的人生。有人把酒論英雄,我用數字描天下。
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數學競賽與人生

(2022-05-25 10:52:15) 下一個

一個數學成績很好的學生曾經對我說,一定要讓她弟弟學到最好的數學;也有一個家長曾經對我說,一定要讓他孩子學到最聰明的數學。他們的意思是,不用學很多數學知識,也不需要做很多練習,隻學習某些竅門,就可以解決任何數學問題,至少是看到任何問題都知道怎麽解。我自信知道所有的數學學科,可我的概念中隻有最全麵的數學、最高深的數學、最有用的數學等,要不就是分成學校數學與競賽數學。

學校數學隻教代數、幾何、微積分,而且是極其膚淺的那種。這些都是墨守陳規、有公式定律可套的東西,機械般地沒有技巧、沒有新思想,隻適合於按部就班、不搞發明創造的人。要想學到聰明數學,隻有鑽研競賽數學。一個家長曾經這樣告誡他兒子:如果你不在中學時代參加一些競賽,那麽到了大學裏,一切都是套公式,腦袋都要僵化了。現實情況卻是,很多人就連現成的公式都不會套。

從內容上來說,競賽數學有三個額外的專題:(1)計數,或稱組合數學;(2)數列,或稱找規律、模式識別(Patterning),包括數學遊戲的致勝策略,還有邏輯推理問題;(3)數論,研究整數的基本性質。整數看似簡單,研究方法可謂無所不用其極!就算把目前已知的所有方法都用上,也不能解決哥德巴赫猜想。為什麽是這三個專題?因為它們都是構造性的!你需要構造出一種新對象、新方法,去證明或否定一個論斷。

還有不有其它專題,可以拿來做中學數學競賽?圖論,研究圖的構造與計數,概念簡單,構造耗時;已有難題,如四色問題,貨郎擔問題,一筆畫問題等,都已解決,沒有什麽題可競賽了。矩陣代數,結構、運算規則都是固定的,沒有自由發揮的空間。運籌學、決策論,使用的工具太過於依賴分析學科,中學生是很難掌握的,但其思想可以借鑒。根據已有信息,預估所有可能的結果、成本與收益,按照最優化原理,決定采取何種策略。自適應、自完善係統都莫過如此。

在演算或推理的過程中,最重要的就是要搞清楚,下一步是什麽?在數學中,有一門學科叫數理邏輯,專門研究符號化的推理過程。隻要把句子(命題)符號化,根據事先設定的推理規則,它就能一步步地給出最終結果。這已經機械化,對於思維訓練的幫助有限。給定一個問題,要想一眼看出如何求解,還得先把它數量化。

數學對象就是一些表達式,用運算符把變量連接起來的關係式;運算符有加、減、乘、除和冪,關係式有等式、不等式、和映射。圖形都可以用映射表出。如何寫出一個關係式?我們要從不同的方麵或不同的角度去考慮問題。我經常對學生們說,要列出一個方程式,你隻要用兩種不同的方式去表達同一個量就可以了。遺憾的是,我就算說上幾十遍,也有人記不住,可能是受學校老師的影響太深了。其實,在所有科學中,這是列式的唯一方法!

有好幾個學生跟我說,要造一台超級計算機,它能夠解決任何數學問題:會做計算,能列方程、解方程。怎麽才能做到呢?我對此有過深入思考,寫過一些教電腦讀書識字列算式的文章,但至今尚未實現。如果真有這樣的機器,那還有不能解決的數學猜想嗎?還有解決不了的疑難雜症嗎?人類豈不是永生了!另一方麵,就算有人造出了這樣的機器,它對於訓練人的大腦也沒有任何好處,相反隻會讓人的大腦僵化、變成機器的奴隸。

有人說,數學補習就是提前學。其實,不同的老師,教學水平是不一樣的;盡管所學的內容大同小異,但老師的思想方法相差巨大。學校裏的老師,衣食無憂、飽日終老,絲毫沒有進取之心;連概念都搞不清,要他們去搞創新,無異於登天。而課外補習老師呢,要想生存,就得拿出超過學校老師的本領;這就逼迫他們不斷地改進,思想方法日趨完善。教出來的學生自然也就勝人一籌。當然,哪裏都有庸醫、庸師,你必須要事先了解才行。

也有人說,我的孩子才不要參加什麽競賽呢,學校裏的功課隻要能夠及格就可以了。殊不知,學校教育正在毀掉多少聰明的大腦!你願意孩子碌碌無為一生,他/她可不一定願意。當然,如果是孩子自己不願意動腦子,你也沒有辦法。有的家長還要講究個性價比:花多少時間和金錢,學多少東西;把孩子變成了一台功利的機器。多出來的時間呢?白白浪費掉,多長點見識不好嗎?

有人說得好,人生就是一個過程!你可以躺平,過平庸的一生;也可以雄起,過精彩的一生。到這個世界來走一遭,不留下點自己創造的東西就太對不起上天了。

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評論
務實小民 回複 悄悄話 學校數學隻教代數、幾何、微積分,而且是極其膚淺的那種。這些都是墨守陳規、有公式定律可套的東西,機械般地沒有技巧、沒有新思想,隻適合於按部就班、不搞發明創造的人。要想學到聰明數學,隻有鑽研競賽數學。----我不知道 有多少朋友認同。 當然,留言並不是為了反駁您,您肯定有您的道理。
我隻是想,數學天才的想法就想正態分布上那個最邊邊的一點點。 但是你要知道還有眾多芸芸眾生。
務實小民 回複 悄悄話 我還挺喜歡數學的,女兒也在積極參加數學競賽。
也便如此,我前前後後看了您的博文三遍,但是最後都有點懵!真是數學家的思維,很有點的跨度,反正最後都沒有完全GET到您的點。
shine21 回複 悄悄話 nice
6ba6 回複 悄悄話 純數學當然最能顯出智力優勢,但最有錢途可能就是那個black-scholes公式了,華尓街用來炒股賺得盤滿缽滿
johnifanx98 回複 悄悄話 你說的這些基本上是純數學專業的人才會關心的,而且隻是某些專業。看的出你對微積分在物理和工程學科的應用不太熟悉。那可不是套公式就能搞定的。
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