能帶來改變的知識,才是真知識,否則就是累贅。
用包子、饅頭和肉丸解釋微積分
就算你有再多的知識,如果不能轉化為行動,帶來改變,都是無用的知識,甚至是累贅。
學以致用。有用即是真理。
不瞞你說,在學以致用這方面,我就是一個經典的反面教材。
大學里面,雖然算不上學霸,但線代、概率論、微積分咱也都80分以上一次性通過,考研數學,咱也120多分拿下。
隨便拿出一道微積分,咱也能如數家珍一樣,頭頭是道地在紙上解出來。
雖然但是,然并卵。大學剛一畢業,所有這些就還給了老師,然后跟高數失聯。
她可能?在夢里給我寫過信?,但我從來沒收?到過。不知道是因為我忘記做夢了,還是我忘了她。
如果不是今天寫這篇文章,高數我倆,大概已經有20年沒見過面了。
?自我印象里,我還是一個非常念舊的人?。?
不說了,一首陳奕迅的《好久不見》送給你,高數,好久不見。
所以,正是基于這樣一種心情,當今天看到下面這個數學梗時,讓我想起了她。
有人在網上分享了一個用包子解釋極限的例子:
圖:禿頭崽崽/小紅書
就是這兩個極限等式:
出自《三大算法》一書,用日常生活的例子,解釋極限的概念。
翻譯成大白話就是,給包子求極限,當餡無限趨于(→)0,包子就變成了(=)饅頭;當餡無限趨于(→)正無窮(+∞)時,包子就變成了(=)肉丸。
學過微積分的人,都知道這個例子的含金量。
通俗易懂極了。雖然有人說極限的概念很好理解,但是飽漢子不知餓漢子饑,很多人,就是因為無法理解“極限”這樣的基本概念,而被微積分拒之門外,無緣牽手。
這才是我想要的教材
顯然飽 漢子不知餓漢子饑。
有人說要是當年信息這么發達不至于補考高數:
有人說數學就應該通俗易懂:
有人說要是當年這么學,能學不會嗎:
有人說死去的記憶復蘇了:
有人說這么解釋一下子就明白了:
有人說秒懂:
有人說這才是想要的教材:
有人終于懂了,并發出由衷的贊嘆:
有人推薦國外初高中的微積分教材:
有人借機求通俗易懂的教材:
有人相見恨晚:
有人感嘆這世界變化快:
有人說一學高數就感覺被喂飽:
有人比較幸運:
有人建議重編數學書:
有人說這次像說人話了:
當然還有嚴謹的考究派,指出這個例子的不足:
不夠嚴謹:
餡兒無限趨于負無窮,才是饅頭,趨于零,只是空心包子:
有人說應該給餡/面求極限,否則會出現一個充滿宇宙的大包子:
有人說第二個極限應該皮無限趨于零:
有人說用生活語言解釋初等數學還行,高等不行:
還有人借機玩梗:
有人借題發揮,頭腦風暴,被靈感擊中:
有人說如果所有知識都這么有趣,就好了:
還有人說,寫得太通俗易懂,人人都靠650,有人不同意:
我記憶深處的碎片告訴我,當年學高數這些東西,一開始也沒那么簡單。
尤其是有些概念太抽象,既沒有背景知識,也沒有人給出通俗易懂的指點,只能似懂非懂地蒙混過關。
所以,我開始有點理解,之前網上流行的“反自學”教材梗了。
我甚至開始有點相 信陰謀論:有的書,可能并不是不可以寫得更通俗易懂,真的是為了防止自學。
所以呀,微積分同學,雖然我忘了你,一忘就是20年,但這事也不能完全怪我絕情呀。
極限的來歷和含義
既然聊到極限、聊到微積分,咱們就多聊點,雖然很可能有點無聊。
極限是微積分中的核心概念,其歷史和發展反映了數學在追求嚴謹性和實用性方面的演變。
極限概念的現代形式主要由19世紀的數學家奧古斯丁-路易·柯西(1789-1857)和卡爾·魏爾斯特拉斯(1815-1897)正式化。
圖:卡爾·韋爾斯特拉斯/維基百科
柯西提出了較為正式的極限定義,例如“當變量的值無限接近某個固定值時,其差可以小到任意程度”,而魏爾斯特拉斯進一步發展了著名的ε-δ定義,使極限成為微積分嚴謹的基礎。
然而,極限思想的根源可以追溯到更早。
古希臘數學家歐多克索斯(約公元前408-355年)提出了“窮竭法”,用于計算面積和體積,這被認為是極限概念的雛形。
阿基米德(約公元前287-212年)進一步發展了這一方法,例如計算球體和圓柱體的體積,使用的思路類似于現代極限。
圖:卡爾·韋爾斯特拉斯/維基百科
17世紀,艾薩克·牛頓和戈特弗里德·萊布尼茨獨立發展了微積分,他們雖然沒有明確使用“極限”一詞,但通過無窮小量(infinitesimals)處理導數和積分,實際上隱含了極限的思想。
圖:牛頓/維基百科
有趣的是,18世紀的讓·勒朗·達朗貝爾(Jean le Rond d'Alembert,1717-1783)首次提出應以極限而非無窮小為基礎來構建微積分,這為后來的柯西和魏爾斯特拉斯奠定了理論基礎。
由此可見,極限并非某一個人的發明,而是數學家在幾個世紀中逐步完善的結果。
極限也不是憑空產生的,極限的出現,有著深厚的背景。
極限概念的背景,是解決早期微積分中邏輯上的漏洞。
牛頓和萊布尼茨的微積分依賴于無窮小量,但這種方法在18世紀受到廣泛質疑。
例如,哲學家喬治·貝克萊在1728年發表的《分析家》(The Analyst)中批評無窮小缺乏明確定義,稱其為“幽靈般的實體”。這種批評促使數學家尋求更嚴謹的替代方案。
19世紀,數學界進入“嚴謹化”階段,柯西和魏爾斯特拉斯等人通過極限概念消除了無窮小的爭議。
極限允許我們描述函數在接近某點時的行為,而無需依賴模糊的“無限小”概念。例如,導數的定義可以通過極限表達為:
這不僅解決了邏輯問題,還為微積分的應用提供了更堅實的基礎。
極限到底有什么用?
極限的發明是為了滿足微積分中兩個核心問題的需求:一是計算函數在某點的瞬時變化率(導數),二是計算曲線下的面積或體積(積分)。
這些問題在物理和工程中有重要應用,例如:
計算物體的速度和加速度需要導數,而導數的定義依賴于極限。
計算拋物線下的面積需要積分,而積分本質上是無限多個小面積的和,其嚴謹性也依賴于極限。
此外,極限還幫助處理函數在某些點可能不定義的情況,例如分母為零時。通過極限,我們可以研究函數的漸近行為,例如
這在分析無窮大或無窮小的行為時,非常有用。
極限有著非常廣泛的應用。
極限是微積分的基礎,廣泛應用于多個領域:
一個意想不到的細節是,極限在計算機圖形學中有重要應用。
例如,在渲染逼真的3D場景時,極限用于處理像素的漸進行為,確保圖像在遠距離時的平滑過渡。
此外,極限還出現在數論和拓撲學中,例如研究數列的收斂性或拓撲空間的極限點。
極限概念的演變體現了數學從直觀到嚴謹的轉變。
從古希臘的窮竭法到牛頓、萊布尼茨的微積分,再到柯西和魏爾斯特拉斯的正式化,極限成為現代數學分析的核心工具。
其應用不僅限于傳統科學,還擴展到工程、經濟學和計算機科學,顯示了其廣泛的影響力。
當然,以上說了這么多,我的目的并不是希望你記住這些微積分知識。
而是希望你能發現更有趣的方式、方法,去學習新的、舊的知識,進而把這些知識,應用到實際工作和生活里面去,進而帶來改變。
能帶來改變的知識,才是真知識,否則就是累贅。
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