导图社区 少年得到 - 数学思维课
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编辑于2022-05-04 11:23:42少年得到|数学思维课
01:有什么比1,2,3更基础?(离散与抽象)
数数的基础
离散
把原来连在一起的东西给它分开(整体和部分)
理解世界的基础
抽象
把不一样的东西抽象成一样的东西(共性和个性)
02:为什么古代人不重视数学?(离散的优点)
连续与离散
离散
举例
划分时间为年、月、日、时、分
缺点
当我们用离散的思想去分析世界的时候,会对这个世界产生歪曲
连续
缺点
没有办法把这个世界精确地描述出来
人类语言的基础是定义
只有借助离散的思想,我们才能够准确地表达自己的观点
数学特点
数学通过牺牲了可爱,它换来了另一个优点:可信、精确
03:等号到底是什么意思?(等号)
分辨和比较
比较是人类产生理性思维的一个前提
离散的基础
产生了相同和不同
相同的就是“=”
比较的前提
决定哪些属性是关键的
重要的属性,需要比较
数学里的等号是比较的结果
不重要的属性,不需要比较
举例
当我们写下1+1=2时,证明我们关心的是数量,其他都不重要
04:为什么假期总是那么短?(无穷大)
无穷大是一个很容易误导我们的概念,我们都以为自己很容易理解无穷大,其实我们理解的不是真正的无穷大,我们理解的只是想要多少有多少。
在生活中一旦遇到无穷大的概念,我们的思维就会出现错误。解决的办法是,我们可以把无穷大的东西拉到眼前来。到了那个时候,我们就能真正的理解它。
05:魔法学校里有数学课吗?(数学思维)
数学思维可以通过各种数学工具来帮你做出决策。
不学数学思维的代价,就是你很有可能不得不成为广告、亲友和舆论的俘虏,失去独立思考的能力。
06:如何说服妈妈给我自由?(演绎推理)
演绎推理≠因果
演绎推理和因果关系不同,数学在大部分的时候都在研究演绎推理。
数学证明题的本质,就是演绎推理
证明题只是改变了真理的表现形式,它并没有创造新的真理。
辩论的本质
辩论其实就是利用演绎推理的方法,替对方变换真理的表现形式,得到一些对方原本没有意识到的结论。
区别
归纳推理:从个体到一般(不一定正确)
演绎推理:从一般到个体(一定正确)(三段论)
07:公理是 “ 公认的道理 ” 吗?(公理)
定理
可以证明
数学课本上罗列和高中阶段使用的大多数是定理
公理
不能被证明
eg:两条平行线不相交
公理不是客观真理,公理只是被一些人相信的真理
公理不是唯一的,比如说我们可以认为平行线不相交(非欧几何),也可以认为平行线相交(欧式几何)。
公理又可以看成是一套游戏规则,你只有跟我使用同一套规则,我才能跟你一块儿玩。
真理
一定正确的道理
08:为什么课本说的就是对的?(公理系统)
定理
定理就是通过演绎、推理,从公理中推导出来的规律。
定理并没有产生新的知识,定理仅仅是公理的变形。
公理和定理的关系
公理就好像是一棵大树的根,通过演绎推理,这个大树的枝叶越长越多,越长越茂盛,最后就变成了一棵大树,这个树的枝叶就是定理。
组成这棵树的那些树根,也就是我们选择用的那些公理,有一个名字, 公理系统。
一个好的公理系统有2个要求,它必须是逻辑自洽的,而且能够改善我们的生活。
09:偶像是怎么影响我的?(模型思维)
学习偶像的过程
观察
尽可能地去观察这个偶像,去看他的一举一动,看他怎么处理每一件事。
模仿
遇到类似情况的时候,去想象一下我的偶像是怎么处理这件事的,然后模仿他的做法去做。
释义
模型就是我们总结出来的关于某些事情的模式或者规律。
模型可以用来帮助我们解决生活中的问题
区别
日常语言是模糊的、不精确的。
数学是绝对精确的
用数学工具表示模型,叫做数学模型。
正整数就是最简单的数学模型
10:为什么靠推理能抓到凶手?(模型和侦探)
溯因推理
溯因推理就是根据事情结果去猜想事情原因的过程。
溯因推理的过程不是绝对严谨的,它有推测的成分,而且可能出错了。
本格推理
本格推理,是指注重解谜过程的推理故事。
本格推理从表面看,使用的是溯因推理,实际上本格推理故事真正的看点是建立模型的过程。
建模过程
收集相关信息
保留重要信息,去除无关信息
根据重要信息建立关系和规律
11:为什么世界地图是平的?(模型的好坏)
模型的定义
从一个现实问题中筛选出一些关键的信息,用一个规律描述出这些信息之间的关系,这个抽象的规律就叫做模型。
正确认识模型
模型一定会对现实造成一定的歪曲(平面地图,靠近两级的地方会被放大),面对同一件事可以建立出不同的模型(苹果买按斤,吃按个;葡萄吃按串)。
判断模型好坏的标准是这个模型好用不好用,在能解决问题的前提下,尽可能方便的模型就是最好的模型。(世界地图全面,乡镇地图精细,适用范围不同)
12:人的眼睛看不出什么东西?(几何的本质)
点
几何学里,最基本的元素就是点,所有的几何图形都是由点组成的。
几何学
几何学就是用来描述空间的数学模型。
几何学是一门研究物体形状、大小和位置关系的学科。
同义反复
重形
一个图形对我们来说多大不重要,重要的是它的形状和结构。
中学阶段的几何学主要关注的是几何图形的相对位置和相对大小。
延伸
一个汉字它代表了什么意思,这个信息不是储存在字的大小里,而是储存在字的结构里。
人类的眼睛无法观测到物体的绝对大小,只能比较两个物体的相对大小(越远越小,越近越大;需要参照物确认大小)。
13:地球上有什么东西无限长?(度量)
度量的本质就是比较
拿尺子量东西,本质上是拿尺子的标准长度去和物体比较。
度量也是数学建模之一。
分形
有这么一种图形,它的细节有无数多,当我们观测得越精细的时候,就可以从中看到越多的细节。
分形的长度是不定的,取决于度量的精度。
14:为什么古人的单位那么怪?(度量单位)
古代单位
古人为了方便,喜欢选择自己身体的一部分作为度量单位。
现代单位
是技术水平达到了什么级别,决定了我们平时使用什么样的度量单位。
随着工业技术的提高,我们今天常用的度量单位要比古人更加精确。
15:“ 力 ” 是虚构出来的吗?(科学模型)
力
“ 力 ” 是物理学创造出来的,用来描述物体之间互相作用的概念。
科学
科学也是一种模型,是解决现实问题的模型
模型的进化
我们今天相信科学,不相信阴阳五行的一个原因是,现代科学普遍使用数学工具,数学工具能够让科学理论变得更加严谨,所以我们利用科学才能不断地提高生产的效率,创造出巨大的生产力。
16:科学知识有可能是错的吗?(归纳法)
归纳法释义
部分信息中总结出普遍规律的方法
科学可能出错
科学知识中有大量的知识是靠归纳法总结出来的。
只要我们观察到的信息有限,那么靠归纳法总结出来的东西就不一定是正确的。
例子:圣诞节的火鸡
归纳法的意义
因为人类的观测能力有限,所以当人类从客观世界里总结出普遍规律的时候用的一定是归纳法。
17:为什么有人觉得世事凶险?(因果关系)
因果关系释义
当我们认为一件事情的发生,能够引起另一件事情的发生,我们就说这两件事之间存在着因果关系。
因果关系的重要性
因果关系决定了我们如何看待这个世界,决定了我们的世界观。
我们只有建立正确的世界观,才知道应该怎么去改造这个世界。
18:怎么利用数学穿越时间?(科学与数学)
数学的重要性
牛顿之所以伟大,是因为他用几个短短的公式,统一了所有时间和所有空间的物理现象,让他能够在一切时空中穿梭的工具,就是数学。
19:人造人算不算人?(定义与数学)
定义
定义的边界越清晰,思想就越严谨。
人类在文明发展的过程中,是在不断去细化每一个定义的边界。
数学的意义
人类有一种语言,边界是绝对清晰的,那就是数学。
数学是人类所有语言中边界最清晰的,只有用数学工具去描述的规律,才会尽可能准确。
20:应用题的万能解法是什么?(函数)
函数的作用
当我们关注量和量之间关系的时候,更容易发现一个事情的内在规律,或者说,更容易发现一个问题的本质。
做应用题的窍门
在阅读一道应用题的时候,你要寻找的,是题目里面几个量之间到底是什么关系。找到了这个关系,把它用数学式表达出来,这道题基本上就做出来了。(刻意去寻找量与量之间的关系)
21:第一次数学危机是什么?(无理数)
古人的连续观念
古人通过对木头等等物体的直观感受,认为时间和空间就是连续的,所以用来描述空间的几何模型也使用了连续的概念。
无理数的产生
当人们尝试用离散的数字去描述连续的几何图形的时候,必然会出现矛盾,古希腊人在几何图形中发现了无理数,于是引发了第一次数学危机。
22:算术和几何为什么会分裂?(数轴)
模型的作用
模型是负责连接现实问题和数学工具。
建模的前提
“一一对应”的概念
利用这个概念建立了数轴
第一次数学危机的化解
数轴的引入
√2(无理数)就是数轴上一个固定的点,它的位置是精确的。
23:谁决定了社会的规则?(统计学)
统计学的作用
模型不能直接用来解决问题,模型和现实问题之间还有一段距离,负责连接这段距离的就是统计学。
不同的情况需要采用不同的统计方式
没有完美的统计方式,每一种统计方式都有各自的优缺点。
eg:校园和职场的评判标准(统计方式)不同
不同的统计方法决定了我们采用什么样的数学模型去解决问题。
使用什么样的统计方式,直接决定了用什么样的数学模型去解决问题,掌握统计学是我们做出正确决策的前提。
统计学像是一副有色眼镜,我们戴着什么样的眼镜去看这个世界,这个世界就是什么样子的
24:世界史随机的还是必然的?(概率论)
生活中很多随机现象并不是真的随机,只要观测和计算能力足够强,我们日常生活中的所有物理现象都可以看成是必然的。
计算机没有办法生成真正的随机数,只能生成伪随机数。
虽然物理现象是必然的,但因为现实世界里面的数据太多了,我们无法观测和计算所有的数据,所以我们创造了概率的概念,用来降低我们描述这个世界的难度。
概率(模型)帮助我们降低了统计数据的难度。
世界到底是随机性大还是必然性大,取决于我们收集和处理数据的能力,我们能够处理的数据越多,世界在我们眼里的必然性就越大。
25:统计学家的梦想是什么?(未来学)
中心极限定理
如果一件事是由很多相互独立的随机事件综合决定的,而其中没有哪个事情能起决定性作用,那么这件事的概率分布就符合正态分布,就是中间数的概率很高,越到两端概率就越低。
eg:身高、成绩
不重要小概率事件可相互抵消
如果一件事情,它是由很多小的随机事件综合决定的,而且每一个小事都起不到重要作用,那么我们在预测这件事的时候,就可以忽略这些小事情,直接估算出整个事件最后的概率。
26:数学能不能用来算命?(混沌系统)
混沌现象
在一个系统里,有很多微小的变化,会对结果造成非常巨大的影响。这种影响早期还不明显,但时间越久,影响就越大。
社会、宏观经济都是混沌系统
混沌系统的长期变化,我们是算不出来的。我们要对控制未来这件事保持谦逊。
辩证看待
混沌系统的存在意味着人类的未来充满了不确定性,这降低了我们对理性的信心,但也给我们创造未来留下了空间。
27:父母为什么要焦虑?(混沌人生)
从混沌系统的角度看人生
现代生活充满了机会,也需要更频繁地反省自己,根据环境的变化不断调整自己的人生方向。这是我们在混沌系统中不得不做的。
28:怎么才能提高生活质量?(信息三角形)
信息三角形
图示
释义
我们每完成一项工作,都需要这3个定点的配合,且不能缺少其中一项。如果其中一项资源消耗得特别少,那么其他两个资源就要消耗的特别多。
收获
能量可以通过金钱获得
时间可以通过雇佣员工解放自己的时间
信息可以通过提高搜索技术、好好学习、人脉社交获取
信息本身可以成为生产力
小结
人类通过各种统计手段,增加描述现在,掌握未来的能力
借助概率这个工具,来描述难以预测的未来
还发现了混沌系统,发现了人类预测未来的局限性
29:人类的科技方向错了吗?(信息革命)
今天科学的发展方向,重点从工业技术转向了信息技术
资本主义(自由市场)是工业革命的前提
工业革命只是表象,背后真正的原因是自由市场释放了价格的信息,才带来了我们富足的生活和飞速发展的科学技术。
30:什么东西永远不会背叛?(数学的意义)
数学之美
形式和技巧上的简洁
数学的作用
用数学语言写下的信息可以被绝对精确地传播。
数学是一门高效准确的语言
人类学会了用数学记录知识以后,技术才能飞速发展,我们才能创造各种科学奇迹。
钱就是社会用来衡量每个成员贡献大小的数学模型。
冷冰冰的数据带来了人类有史以来效率最高的社会制度。
永远不会背叛你的东西,只有数学。