数学的三大特征是什么 数学的基本特征有什么
数学的主要特征是什么?数学的主要特征是什么?数学三大特性,数学这门学科的特点是什么?现代数学的特征。
本文导航
数学最基本的是什么
数学的定义即是数学的特征
数学是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用,由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学家们拓展这些概念,为了公式化新的猜想以及从合适选定的公理及定义中建立起严谨推导出的真理。
名称来源
数学(mathematics;希腊语:μαθηματικά)这一词在西方源自于古希腊语的μάθημα(máthēma),其有学习、学问、科学,以及另外还有个较狭意且技术性的意义-“数学研究”,即使在其语源内。其形容词μαθηματικός(mathēmatikós),意义为和学习有关的或用功的,亦会被用来指数学的。其在英语中表面上的复数形式,及在法语中的表面复数形式les mathématiques,可溯至拉丁文的中性复数mathematica,由西塞罗译自希腊文复数τα μαθηματικά(ta mathēmatiká),此一希腊语被亚里士多德拿来指“万物皆数”的概念。(拉丁文:Mathemetica)原意是数和数数的技术。
数学的本质
数学的本质是什么?为什么数学可以运用在所有的其它科目上?
数学是研究事物数量和形状规律的科目。
如果要深入的研究其本质及其扩展问题,就必须引入【全集然文明】专有名词了。
其实数学的本质是:一门研究【储空】的科目。
自然万物都有其存储的空间,这种现象称之为【储空】。
要判断一个事物是否为“储空”其实很简单:只要能够套入“在××里”的××就是“储空”(包括具体和抽象)。于是大家将会发现,所有的事物都可以套入其中,也就是说:自然万物都只是不同的“储空”而已。
于是人们也发现:【代数】就是研究【储空量】的科目;【几何】就是研究【储空形状】的科目。而既然自然万物都只是不同的储空而已,那么数学当然也就可以通用于所有的科目之中了!
1.更多的证据
因为一个除真空外的储空都是有【储隔】(储空隔膜)的,于是人们在其它科目中使用数字就必须用【单位】来区分各种不同的储空,如:个、头、条、小时、牛、焦耳、欧姆、安培等等,可以说离开了单位,数字几乎毫无意义。
并且各种名词的【定义】也是相关储空的储隔,就是区别于其他事物的地方。
2.新数学等式和计算模型
异储空计算模型
异储空等式【异储空等式】比如:1个人 异等于 5个苹果 ,就是说:一个人可以得到5个苹果,或一个人和5个苹果相联系(任何联系都可以);异等号就是等号=下面加个o(储空标志);这样就可以简单的描述很多日常生活中碰到的计算。而且您还可以通过右图的【异储空计算模型】(最简单的模型),来计算一些事物。
3.其他几何领域
当然有,其实一直都有两个巨大的几何领域被人们长期的忽视,那就是【文字几何】与【功能几何】。
(1)文字几何:当一些有特定含义的文字按照特殊的组合和形状排列下来就会出现各种特殊的功能和特性。就像我们最常见的“化学元素周期表”、“文字图表”、“数学计算模型”等等。
(2)功能几何:各种形状都是拥有各种不同的功能的!如球形可以做大容量的容纳物质,交叉有利于物质传播等等。所以我们应该仔细研究和探讨各种形状的各种特殊功能!
使用全集然文明逻辑:如果自然万物有共同的本质和规律,那么它们必然可以用来推导各个科目的本质和规律,并推理出该科目内的新内容。于是我们发现了数学就是研究“储空”的一个科目,并推理出了各种新领域。
注:等式、四则运算、解方程式的本质都可以用【储空】内部规律推理出来
数学研究的各领域
数学主要的学科首要产生于商业上计算的需要、了解数字间的关系、测量土地及预测天文事件。这四种需要大致地与数量、结构、空间及变化(即算术、代数、几何及分析)等数学上广泛的子领域相关连著。除了上述主要的关注之外,亦有用来探索由数学核心至其他领域上之间的连结的子领域:至逻辑、至集合论(基础)、至不同科学的经验上的数学(应用数学)、及较近代的至不确定性的严格学习。
数量
数量的学习起于数,一开始为熟悉的自然数及整数与被描述在算术内的自然数及整数的算术运算。整数更深的性质被研究于数论中,此一理论包括了如费马最后定理之著名的结果。数论还包括两个被广为探讨的未解问题:孪生素数猜想及哥德巴赫猜想。
当数系更进一步发展时,整数被承认为有理数的子集,而有理数则包含于实数中,连续的数量即是以实数来表示的。实数则可以被进一步广义化成复数。数的进一步广义化可以持续至包含四元数及八元数。自然数的考虑亦可导致超限数,它公式化了计数至无限的这一概念。另一个研究的领域为其大小,这个导致了基数和之后对无限的另外一种概念:艾礼富数,它允许无限集合之间的大小可以做有意义的比较。
结构
许多如数及函数的集合等数学物件都有着内含的结构。这些物件的结构性质被探讨于群、环、体及其他本身即为此物件的抽象系统中。此为抽象代数的领域。在此有一个很重要的概念,即向量,且广义化至向量空间,并研究于线性代数中。向量的研究结合了数学的三个基本领域:数量、结构及空间。向量分析则将其扩展至第四个基本的领域内,即变化。
空间
空间的研究源自于几何-尤其是欧式几何。三角学则结合了空间及数,且包含有著名的勾股定理。现今对空间的研究更推广到了更高维的几何、非欧几何(其在广义相对论中扮演著核心的角色)及拓扑学。数和空间在解析几何、微分几何和代数几何中都有着很重要的角色。在微分几何中有着纤维丛及流形上的计算等概念。在代数几何中有着如多项式方程的解集等几何物件的描述,结合了数和空间的概念;亦有着拓扑群的研究,结合了结构与空间。李群被用来研究空间、结构及变化。在其许多分支中,拓扑学可能是二十世纪数学中有着最大进展的领域,并包含有存在久远的庞加莱猜想及有争议的四色定理,其只被电脑证明,而从来没有由人力来验证过。
基础与哲学
为了搞清楚数学基础,数学逻辑和集合论等领域被发展了出来。康托(Georg Cantor,1845-1918)首创集合论,大胆地向“无穷大”进军,为的是给数学各分支提供一个坚实的基础,而它本身的内容也是相当丰富的,提出了实无穷的存在,为以后的数学发展作出了不可估量的贡献。Cantor的工作给数学发展带来了一场革命。由于他的理论超越直观,所以曾受到当时一些大数学家的反对,就连被誉为“博大精深,富于创举”的数学家Pioncare也把集合论比作有趣的“病理情形”,甚至他的老师Kronecker还击Cantor是“神经质”,“走进了超越数的地狱”.对于这些非难和指责,Cantor仍充满信心,他说:“我的理论犹如磐石一般坚固,任何反对它的人都将搬起石头砸自己的脚.”他还指出:“数学的本质在于它的自由性,不必受传统观念束缚。”这种争辩持续了十年之久。Cantor由于经常处于精神压抑之中,致使他1884年患了精神分裂症,最后死于精神病院。
然而,历史终究公平地评价了他的创造,集合论在20世纪初已逐渐渗透到了各个数学分支,成为了分析理论,测度论,拓扑学及数理科学中必不可少的工具。20世纪初世界上最伟大的数学家Hilbert在德国传播了Cantor的思想,把他称为“数学家的乐园”和“数学思想最惊人的产物”。英国哲学家Russell把Cantor的工作誉为“这个时代所能夸耀的最巨大的工作”。
数学逻辑专注在将数学置于一坚固的公理架构上,并研究此一架构的成果。就其本身而言,其为哥德尔第二不完备定理的产地,而这或许是逻辑中最广为流传的成果-总存在一不能被证明的真实定理。现代逻辑被分成递归论、模型论和证明论,且和理论计算机科学有着密切的关连性。
恩格斯说:“数学是研究现定世界的数量关系与空间形式的科学。”
数学的分类
离散数学
模糊数学
数学分支
1.算术
2.初等代数
3.高等代数
4. 数论
5.欧式几何
6.非欧式几何
7.解析几何
8.微分几何
9.代数几何
10.射影几何学
11.几何拓扑学
12.拓扑学
13.分形几何
14.微积分学
15. 实变函数论
16.概率和统计学
17.复变函数论
18.泛函分析
19.偏微分方程
20.常微分方程
21.数理逻辑
22.模糊数学
23.运筹学
24.计算数学
25.突变理论
26.数学物理学
数学的基本方法有哪些
数学源自于古希腊语,是研究数量、结构、变化以及空间模型等概念的一门学科。透过抽象化和逻辑推理的使用,由计数、计算、量度和对物体形状及运动的观察中产生。数学的基本要素是:逻辑和直观、分析和推理、共性和个性。
希望可以帮到你哦
数学的基本特征有什么
1.高度抽象性 :数学的抽象,在对象上、程度上都不同于其它学科的抽象,数学是借助于抽象建立起来 并借助于抽象发展的。
2.严密逻辑性 :数学具有严密的逻辑性,任何数学结论都必须经过逻辑推理的严格证明才能被承认。逻辑严密也并非数学所独有。
3.广泛应用性:数学作为一种工具或手段,几乎在任何一门科学技术及一切社会领域中都被运用。
许多如数、函数、几何等的数学对象反应出了定义在其中连续运算或关系的内部结构.数学就研究这些结构的性质,例如:数论研究整数在算数运算下如何表示.此外,不同结构却有着相似的性质的事情时常发生,这使得通过进一步的抽象,然后通过对一类结构用公理描述他们的状态变得可能,需要研究的就是在所有的结构里找出满足这些公理的结构.
数学是一门古老的基础性的学科
数学学科的特点
数学是一门研究数量关系和空间形式的科学,具有严密的符号体系,独特的公式结构,形象的图像语言。它有三个显著的特点:高度抽象,逻辑严密,广泛应用。
1.高度抽象性 .
数学的抽象,在对象上、程度上都不同于其它学科的抽象,数学是借助于抽象建立起来 并借助于抽象发展的。
数学的抽象撇开了对象的具体内容,而仅仅保留数量关系和空间形式。在数学家看来,五个石头、五座大山、五朵金花与五条毒蛇之间,并没有什么区别。数学家关心的只是“五”。
又如几何中的“点”、“线”、“面”的概念,代数中的“集合”、“方程”、“函数”等概念都是抽象思维的产物。“点”被看作没有大小的东西,禾长无宽无高;“线”被看作无限延长而无宽无高,“面”则被认为是可无限伸展的无高的面。实际上,理论上的“点”、“线”、“面”在现实中是不存在的,只有充分发挥自己的空间想象力才能真正理解。
2.严密逻辑性 .
数学具有严密的逻辑性,任何数学结论都必须经过逻辑推理的严格证明才能被承认。逻辑严密也并非数学所独有。任何一门科学,都要应用逻辑工具,都有它严谨的一面。但数学对逻辑的要求不同于其它科学 因为数学的研究对象是具有高度抽象性的数量关系和空间形式,是一种形式化的思想材料。许多数学结果,很难找到具有直观意义的现实原型,往往是在理想情况下进行研究的。如一元二次方程求根公式的得出,两条直线位置关系的确定,无穷小量的得出,等等。数学运算、数学推理、数学证明、数学理论的正确性等,不能像自然科学那样借助于可重复的实验来检验,而只能借助于严密的逻辑方法来实现。
3.广泛应用性 . 数学作为一种工具或手段,几乎在任何一门科学技术及一切社会领域中都被运用。各门科学的“数学化”,是现代科学发展的一大趋势。我国已故著名数学家华罗庚教授曾指出:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日用之繁,无处不用数学”。 这是对数学应用的广泛性的精辟概括。
数学应用的例证不胜枚举,太阳系九大行星之一的海王星的发现,电磁波的发现,都是 历史上数学应用的光辉范例。
数学的这三个显著特点是互相联系的,数学的高度抽象性,决定了其逻辑的严密性,同时又保证其广泛的应用性。这些特点也深刻地反映了:实践是数学的源泉,实践应用的需要正是学习数学的目的。
现代数学的本质与发展
现代数学的三大显著特征是符号化、公理化和形式化。
符号化:大家都知道数学是抽象的,是研究从现实生活中抽象出来的数及数之间的关系,因此数学研究得到的模型必须具有普适性,是高度抽象和概括的,不能说适用于现实中关于鸡的问题,却不适用于鸭的问题。为了达到这样的目标,如果在研究数之间的关系时,需要比数量带上那就非常麻烦。比如我们常说一只青蛙一张嘴,两只眼睛四条腿,按这样的说法说一辈子也说不完,但数学的符号化很好的解决了这个问题,现在我们都知道a只青蛙a张嘴,2a只眼睛,4a条腿,而且这里的a、2a和4a的关系不因现实是青蛙还是兔子而发生改变。这只是一个比较简单的例子,因为这样的关系只能用于4条腿的动物,而我们都熟知的运算律却是完全使用与现实生活的,比如a+b=b+a,所以数学的符号化为更好的研究数之间的关系提供了可能,也为后面两个特征奠定了基础。
公理化:其实可以理解为大家学习的数学证明题,你会发现在证明某个命题时我们需要从正确的命题a得到正确的命题b,最后经历若干次这样的过程得到命题是否正确。在这个过程中你是否考虑过,每一个命题之所以正确都是由于它有一个前提,这个前提推出了它的正确,比如上面提到的命题b,为什么命题b是正确的?这是因为正确的命题a推出了命题b是正确的。那现在我们想一想命题a又为什么是正确的呢?哪个命题能证明呢?这样逐一倒退,最终我们会发现这是没有终点的,但如果没有终点我们就无法证明某个命题是否正确,而且也并不是所有的命题我们都能个找到前提来证明的,比如如果a=b且b=c,那么a=c,这个命题是没有办法找到前提来证明的。鉴于此,著名的数学家欧几里得提出了五个公理:1、等于同量的量彼此相等。2、等量加等量,其和相等。3、等量减等量,其差相等。4、彼此能重合的物体是全等的。5、整体大于部分。正是因为有了这5条公理,我们才能够由他们出发,得到更多的关系,也因此建立了数学的公理化体系。
形式化:这里的形式化指的是论证方法的形式化,之前我们说到了数学的公理化,即我们可以通过证明的方法得到某些命题是否正确,但是这个证明的过程应该是怎样的,怎样写才能保证逻辑严密,同时又不冗余,因此亚里士多德提出了著名的“三段论”,即以一个一般性的原则(大前提)以及一个附属于一般性的原则的特殊化陈述(小前提),由此引申出一个符合一般性原则的特殊化陈述(结论)的过程。比如动物都有思想(大前提),人是动物(小前提),所以人有思想(结论)。这个过程现在看来好像是很正常的,但这一伟大的发明为人类思维方法的确立以及思维能力的提高奠定了坚实的基础。