漫談初等數(shù)學(xué)錯(cuò)過(guò)了什么(1)

春節(jié)在外沒(méi)有電腦,試試手機(jī)寫(xiě)blog,配圖排版略差請(qǐng)有心理準(zhǔn)備。

自從升級(jí)奶爸,偶爾會(huì)胡思亂想,比如說(shuō),如果穿越回小時(shí)候,有沒(méi)有什么可以明白的更早的地方。本文包括兩個(gè)這樣的思考,如果有人喜歡讀,再多多續(xù)寫(xiě)。



一,角度坐標(biāo)和絕對(duì)坐標(biāo)

中學(xué)時(shí)候?qū)Wlogo語(yǔ)言,用前進(jìn)fd后退bk右轉(zhuǎn)rt來(lái)控制小海龜畫(huà)畫(huà),當(dāng)時(shí)是做程序思維的入門(mén)(條件,循環(huán),遞歸),其實(shí)還有很重要的一點(diǎn)是,極坐標(biāo)的思想。

圖片發(fā)自簡(jiǎn)書(shū)App


海龜前進(jìn)是靠轉(zhuǎn)向x度加前進(jìn)y步,這就是不折不扣的向量。現(xiàn)在我們到大學(xué)才開(kāi)始理解向量,假設(shè)啟蒙的時(shí)候先學(xué)極坐標(biāo),角動(dòng)量守恒,再學(xué)歐幾里得坐標(biāo),勢(shì)能守恒,會(huì)怎么樣呢?

角度的作用在現(xiàn)實(shí)生活里如此常用(你會(huì)在轉(zhuǎn)彎的時(shí)候想我要向東經(jīng)38北緯125轉(zhuǎn)向,還是想我要右轉(zhuǎn)45度),但因?yàn)槲覀兞?xí)慣于希臘人幾千年前發(fā)明的歐幾里得坐標(biāo),不得不用極其拗口的三角函數(shù)來(lái)轉(zhuǎn)換,嚴(yán)重阻礙了思考。

那些不明覺(jué)厲的各色展開(kāi)式,只不過(guò)是在變回三角函數(shù),回歸了本真而已,有時(shí)候真覺(jué)得我們的知識(shí)體系閑的蛋疼。。。

或許可以從數(shù)學(xué)教育的最開(kāi)始就從‘方向’出發(fā)?



二,x是自變量y是應(yīng)變量

小學(xué)奧數(shù)有個(gè)經(jīng)典玩法,看不出題目規(guī)律情況下,枚舉n個(gè)值,特別是極值,零值,猜規(guī)律。

這時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn),x和y的地位是平等的,不像書(shū)上說(shuō)的那樣,x是自變量,y根據(jù)x的變化而變化。有時(shí)候從y的角度看,更容易看到規(guī)律。

我的體會(huì)是,嘗試過(guò)拋棄x是自變量,y是應(yīng)變量的思維套路以后,會(huì)有顯著的脫下鐐銬的愉悅感。

閉上眼睛想象一個(gè)x軸y軸的曲線(xiàn)圖,這個(gè)圖本身說(shuō)明的實(shí)質(zhì),和軸線(xiàn)標(biāo)注沒(méi)有任何關(guān)系(如果你看到這里說(shuō)明你沒(méi)有閉眼),現(xiàn)在想象圖旋轉(zhuǎn)九十度,xy軸對(duì)換,圖的‘’信息‘’并沒(méi)有變;將其中一個(gè)軸推動(dòng),圖的信息仍然沒(méi)有變,我們自己設(shè)定的xy,設(shè)定的坐標(biāo)系,都只是一種"表達(dá)方式"而已,和事實(shí)是兩碼事。(再深入就要聊矩陣了)

我們經(jīng)常說(shuō)的逆反思維,對(duì)于學(xué)生時(shí)代來(lái)說(shuō),無(wú)非就是普通學(xué)生考慮x為不同取值時(shí)的分布情況,而學(xué)霸兼顧考慮y不同取值時(shí)的分布情況,思考維度有巨大的差距,根本不是同一個(gè)物種。。。



三,小結(jié)

最后,第二段結(jié)合第一段我們會(huì)發(fā)現(xiàn),由于我們天生自帶默認(rèn)的歐幾里得坐標(biāo),換成角度維度要用三角函數(shù)轉(zhuǎn),導(dǎo)致反三角函數(shù)看起來(lái)并不是從三角函數(shù)自然變化過(guò)來(lái)的(要腦補(bǔ)三角函數(shù)xy對(duì)換的情景,還是有點(diǎn)好玩的)。

正反函數(shù)實(shí)質(zhì)蘊(yùn)含著"只要是同一個(gè)東西,左看右看無(wú)論怎么看,循環(huán)以后終究對(duì)稱(chēng)"的明確的物理意義,由于默認(rèn)坐標(biāo)系劣勢(shì),理解難度極大增加,明明中學(xué)可以說(shuō)的搞成了高等教育內(nèi)容,而絕對(duì)坐標(biāo)作為對(duì)生活基本沒(méi)用的純書(shū)本知識(shí),成為義務(wù)教育的內(nèi)容(我不是韓寒的粉絲,不過(guò)他也沒(méi)說(shuō)錯(cuò),讀書(shū)無(wú)用論是教育本身一手造成的)。。。當(dāng)然,這又是題外話(huà)了。

下篇聊聊頻率和加速度。謝謝閱讀。

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