数学功底究竟指的是什么？ 第1页

多图慎入。数学研究中一般分为两类：

气宗：基础数学，大概是搞下述研究的（基础数学中的伟大成果的部分代表）

剑宗：数学的应用

这是一个比较宽泛的话题，我猜可能是题主想问的，还是让我用例子来说明吧。我在下面文章里

初步探讨了一下，现摘录部分：

我们有这种感觉，从高手（不一定是数学高手）那里零散地学个一招半式往往效果不佳，要学就得系统学习。但有些人系统学习之后，效果还是不佳，于是感叹天赋差距。对这些人追踪分析发现，他们往往把这些系统方法进行局部修改，美其名曰符合自己实际情况。很多人觉得很正常，但其实没细想。讲个笑话：我觉得欧氏几何挺好的，但感觉平行公理不合理，得改一改，于是我认为我系统掌握了欧氏几何。了解非欧几何的人很容易看出笑点。推而广之，这也是为什么外国很多东西经过天朝符合国情的本土化改造之后，往往南辕北辙，事与愿违之所在。

上面的例子有点抽象，再说一个具体的例子。请看下图：

试猜测：图中那一个女孩是著名明星佟丽娅小时候？

答案是右四。难度并不是特别大，关键是你的思考方式。我通过三个判断： 1 长相好； 2 男孩子气质（想想丫爷绰号）； 3 尖下巴。我是佟丽娅的粉丝，所以知道佟丽娅有丫爷的绰号。

上述三判法的理论基础来自概率论：

推而广之，在现实生活中做一个决策，只要能找出三个相互独立的理由，哪怕每个理由的把握只有 70% ，三判法的准确性也有 97.3% ！控制论中，并行设计也是基于上述数学理论。

我想，这两个例子算是数学的活学活用吧，不同于传统的数学建模。

类似的例子还有解一些很奇怪的方程，比如

一个看起来很bt的三角函数方程组就这样用高一方法解决了。

有时候，需要洞悉某些数的更深层次含义，比如

有时候需要洞察背后的主导原因，比如三角求和

当然上面的例子比较简单，抽象一点是如何去猜结论。例如

最后说说建模吧，最有代表性的例子是利用太阳直射点测量地球周长（经典建模）

另一个看图估算爆炸能量：

上述两个例子应该是数学功力运用的经典案例。

与气宗不同，剑宗多数情况使用的数学工具在气宗看来很naive，但却非常灵活。将数学工具运用在A上，必须对数学和A都很熟悉（不是只数学好就OK了），这样才能化腐朽为神奇。同时不得不指出，现实世界问题更复杂，上述例子还是过于理想化了，但这两个例子做到了在客观条件有限情况下，最大可能挖掘数学潜力来破解难题，所以在后人看来仍然是经典。

最后做一个总结：数学功底是什么？难回答。什么是数学功底？可以说说：

1、看出问题的主导原因或本质（比如三角级数求和）

2、能进行一些不同“数学语言”的翻译转化（如用正弦定理解三角方程）

3、能将现实问题提炼要素，进行建模，并利用已掌握的数学工具解决掉（如估算原子弹当量）。

给你讲个钱伟长先生的故事吧，这个故事是从戴世强老师那里看来的（年代久远出处找不到了，但来源相当可靠）。

钱伟长先生是学物理出生的（清华物理系毕业），在美国期间所做的工作主要是力学方面的，但严格的说起来钱先生应该是一位应用数学家。由于政治上的原因钱先生曾长时间无法正常工作，八十年代出来重新开始工作的时候，钱先生打算写一本格林函数及其在电磁场中的应用的书。钱先生只是在四十年代在加拿大的时候从事过雷达及电磁场的相关工作，在开始写这本书的时候已经过去了近四十年。钱先生在写书的过程中没有参考任何的资料，而是仅仅凭借纸笔从最基本的微积分出发推导出了书中的几百个公式。

所谓的数学“功底”和数学“能力”其实并不是一回事，数学能力主要还是体现在对于各种概念的理解上，而数学功底应该是推公式的本事。数学是不依靠记忆的，很多书本上学过的东西需要你能够在离开书本之后还能够再重新推导出来，这就是数学功底，这种本事主要还是要靠对基本知识点的扎实的理解和平时多推公式。

这个问题太模糊, 我也不是数学专业的, 很多事情没有发言权. 但我还是有一些自己的体会.

我很赞同

的回答. 我觉得对于理工科大学生来说, 数学首先要搞明白的一件事情就是定义, 所谓数学功底, 可能指的是理解定义, 并运用定义证明命题, 解决问题的能力.

我最近经常帮大一的学弟学妹们解决微积分和线性代数的问题. 我发现现在的高中生普遍没有我上面所说的"数学功底". 最简单的, 直接套定义的证明题他们都做不出来, 因为他们对于语言基本不能理解. 我在校内网络答疑社区上竟然见到有这样的问题:

一个函数的极限。
感觉这个有好几种理解方式啊。比如说
version1：如果x向a靠近，那么f(x)就向L靠近对吧
version2：只要我们把x移动的足够靠近a，那么f(x)可以足够靠近L来达到我们满意的一个程度
version3：对任意充分靠近a的x，f(x)都能最终以令人满意的方式靠近L

他们就说着这种不精确的话, 自然最简单的证明题都做不出来.

我前几天有幸旁听过一次大一的微积分课. 课后听老师答疑, 他们问的问题都是非常不清楚. 造成这种不清楚的根源, 在我看来, 是定义没有搞明白, 或者说没有养成从定义出发思考问题的习惯. 回答大一新生的很多问题, 大部分情况下只需要引导他, 让他自己说明白他的问题究竟是什么. 比如当他们在说"无穷小", 在说"极限", 在说"趋于"时, 你只需要追问他你的这些词回归到最原始的定义究竟是什么意思. 这样下去一般只有两种结果: 他发现他的问题自己就解决了, 或者他自己也不知道定义是什么.

我以为造成这个现象的原因, 是中学数学教育存在问题. 在中学, 数学是不精确但又直观的, 他们只需要用似是而非的概念做一些计算. 重要的是做题, 而不是概念本身. 而上了大学, 在高等数学中, 概念突然变得精确而又抽象, 这就导致了很多中学生不能适应, 出现了上面的各种问题.

当然, 第一次遇到新的定义可能会觉得不理解, 大概就是因为太抽象, 或者不能理解背后的 motivation.

对于太抽象的概念, 我觉得可以考虑一些具体的例子, 毕竟再抽象的概念也是从大量具体的例子中提炼出来的. 就像我们在考虑一个拓扑空间时, 或多或少总是在欧氏空间中考虑的. 再比如说, 在学习以抽象而著称的范畴论时, 如果心中能想着代数拓扑中的诸多例子: 拓扑空间对于范畴(基本群胚), 连续映射对应函子, 同伦对应自然变换, 我想就会觉得范畴论好学很多.

对于定义背后的 motivation, 我觉得遇到一个好的老师/书, 可能在你初次接触定义的时候就把 motivation 讲得很清楚, 让你觉得这个定义显得自然. 比如为什么要这么定义开集? 因为描述"附近"这个概念, 最简单直接的方式就是直接指定什么是"附近". 如果初学时自己不能理解, 慢慢地在学习的过程中, 也会逐渐理解定义的妙处.

在我看来, 数学最大的魅力就在于下定义. 有人说 Manin 说过: "A good definition takes a group of first class mathematicians search in the dark for 30 years. " 恰当的定义可以让我们用恰当的观点看问题. 当我们从恰当的观点看问题, 一切都变得简单而自然.

你若是反驳我说工科生只需要用数学概念做计算, 解方程. 那我无言以对.