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微积分的基本思想及其在经济学中的应用
摘要: 微积分局部求近似、极限求精确的基本思想贯穿于整个微积分学体系中,而微积分在各个领域中又有广泛的应用,随着市场经济的不断发展,微积分的地位也与日俱增,本文着重研究微分在经济活动中边际分析、弹性分析、最值分析的应用,以及积分在最优化问题、资金流量的现值问题中的应用。
关键词:微分 积分 基本思想 应用
微积分是人类智慧最伟大的成就之一,局部求近似、极限求精确的基本思想是进一步学习高等数学的基础。随着市场经济的不断发展,利用数学知识解决经济问题显得越来越重要,运用微分和积分可以对经济活动中的实际问题进行量化分析,从而为企业经营者的科学决策提供依据。
1. 微积分的产生、发展及其作用
微积分思想的萌发出现的比较早,中国战国时代的《庄子·天下》篇中的“一尺之锤,日取其半,万事不竭”就蕴涵了无穷小的思想。经查阅文献《晏能中.微积分——数学发展的里程牌》得知:到了十七世纪,欧洲许多数学家也开始运用微积分的思想来写极大值与极小值,以及曲线的长度等等。帕斯卡在求曲边形面积时,用到“无穷小矩形”的思想,并把无穷小概念引入数学,为后来莱布尼兹的微积分的产生奠定了基础。
随着数学科学的发展,微积分得到了进一步的发展,其中欧拉对于微积分的贡献最大,他的《无穷小分析引论》、《微分学》、《积分学》三部著作对微积分的进一步丰富和发展起了重要的作用。之后,洛必达、达朗贝尔、拉格朗日、拉普拉斯、勒让德、傅立叶等数学家也对微积分的发展作出了较大的贡献。由于这些人的努力,微分方程、级数论得以产生,微积分也正式成为了数学一个重要分支。
微积分的创立改变了整个数学世界。微积分的创立,极大的推动了数学自身的发展,同时又进一步开创了诸多新的数学分支,例如:微分方程、无穷级数、离散数学等等。此外,数学原有的一些分支,例如:函数与几何等等,也进一步发展成为复变函数和解析几何,这些数学分支的建立无一不是运用了微积分的方法。在微积分创设后这三百年中,数学获得了前所未有的发展。
2. 微积分的基本思想———局部求近似、极限求精确
微积分是微分学和积分学的总称,它的基本思想是:局部求近似、极限求精确。以下我们具体阐述微分学与积分学的思想。
微分学的基本思想
微分学的基本思想在于考虑函数在小范围内是否可能用线性函数或多项式函数来任意近似表示。直观上看来,对于能够用线性函数任意近似表示的函数,其图形上任意微小的一段都近似于一段直线。在这样的曲线上,任何一点处都存在一条惟一确定的直线──该点处的“切线”。它在该点处相当小的范围内,可以与曲线密合得难以区分。这种近似,使对复杂函数的研究在局部上得到简化。
积分学的基本思想
积分学的最基本的概念是关于一元函数的定积分与不定积分。蕴含在定积分概念中的基本思想是通过有限逼近无限。因此极限方法就成为建立积分学严格理论的基本方法。微分与积分虽然是微观和宏观两种不同范畴的问题,但它们的研究对象都是“非均匀”变化量,解决问题的基本思想方法也是一致的。可归纳为两步:a.微小局部求近似值;b.利用极限求精确。微积分的这一基本思想方法贯穿于整个微积分学体系中,并且将指导我们应用微积分知识去解决各种相关的问题。
3.微分在经济学中的应用
随着经济的发展及数学理论的完善,数学与经济学的关系越来越密切,应用越来越广泛.微积分作为数学知识的基础,介绍微积分与经济学的书也越来越多,然而大部分书或者着重介绍经济学概念或者着重介绍数学理论,很少有主要介绍微积分在经济学中的应用的书.本文将通过对一些简单的微积分知识在经济学中的应用,以使人们意识到理论与实际结合的重要性.
弹性分析
在文献《蔡芷.财会数学》中,某个变量对另一个变量变化的反映程度称为弹性或弹性系数。在经济工作中有多种多样的弹性,这决定于所考察和研究的内容,如果是价格的变化与需求反映之间有关系,那么这个反映就称为需求弹性。由于具体商品本身属性的不同以及消费需求的差异,同样的价格变化给不同商品的需求带来的影响是不同的。有的商品反应灵敏,弹性大,涨价降价会造成剧烈的销售变动;有的商品则反应呆滞,弹性小,价格变化对其没什么影响。
4.积分在经济学中的应用
积分学是微分学的逆问题,利用积分学来研究经济变量的变化问题是经济学中的一个重要方法,不定积分是求全体原函数,定积分是求和式的极限。由边际函数求原函数,或求一个变上限的定积分,一般都采用不定积分来解决;如果求原函数在某个范围的改变量,则采用定积分来解决。对企业经营者来说,对其经济环节进行定量分析是非常必要的,不但可以给企业经营者提供精确的数值,而且在分析的过程中,还可以给企业经营者提供新的思路和视角。
5.总结:
微积分局部求近似、极限求精确的基本思想方法贯穿于整个微积分学体系中,在经济日益发展的今天,微积分的地位也与日俱增,贷款、养老金、医疗保险、企业分配、市场需求等等金融问题越来越多地进入普通人的生活,利用微积分的知识有利于我们去解决各种相关的问题。
参考文献:
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高等数学是大学工科里的一门基础学科。在我学的自动化专业中更显得格外重要。经历了快一个学期的高等数学学习对这门课程有一定认识的同时,在学习的过程中遇到了各式各样的难题与困惑,因此,特对在学习中的遇到困难与将来如何更好的努力,不断提高学习这门课的能力进行了总结,希望在以后的时间里可以有所进步。
高中学习数学我经历过两个数学老师。先说说第一个数学老师吧,这是一个年轻的小伙老师,他以前是教初中的后来通过考试,升就教了高中,我们是他教的第一届的高中学生。
对于这个我第一个高中数学老师我认为他和第二个老师最大的区别就是他上课从来不用ppt,他喜欢写板书,所以每节课后我们都记下满满几页的笔记。这样的教学方式单单就我来说我是不能适应的,因为我喜欢上课跟
着老师教学的思路去学习,但是他要我们上课记下他在黑板上学习的板书,这样就导致我们光顾着去做笔记,却没有跟着他上课的思路去思考问题,不能去理解他讲的是什么,课下对着笔记我们又不记得他上课是怎么讲的。所以高中前部分我的数学一直都不好。
后来因为一些原因我们换了一个数学老师,这是一个我估计快要退休的了老师,这个老师因为教书了很多年很有教书经验,也是他后来拯救了我的高中数学。他给我们上课的第一天就要求我们一定要课前预习和课后复习。
其实之前很多老师也这么要求过我们,但是我都没有很好的去要求自己。我的这个老师虽然年龄有点大,但是一点没有影响他上课的激情,他上课很有感染力,我每节课都跟着他的思路后面去分析问题,解决问题。
课上简单的记一下笔记,但是不能影响我跟着他的节奏去听课,也是后来在他的帮助下高中数学成绩有了突飞猛进。对于高中的数学就做这么多的概述,接下来谈谈大学学习高等数学的心得体会。
我对高数进行了系统性的学习,不仅在知识反方面得到了充实,在思想方面也得到了提高,就我个人而言,我认为高等数学有以下几个显著特点:识记的知识相对减少,理解的知识点相对增加;不仅要求会运用所学的知识解题,还要明白其来龙去脉;联系实际多,对专业学习帮助大;教师授课速度快,课下复习与预习必不可少。
扩展资料
论文要求:
1、题名规范
题名应简明、具体、确切,能概括论文的特定内容,有助于选定关键词,符合编制题录、索引和检索的有关原则。
2、作者署名的规范
作者署名置于题名下方,团体作者的执笔人,也可标注于篇首页地脚位置。有时,作者姓名亦可标注于正文末尾。
高数学习对许多大一学生生来讲, 有些困难,成绩不理想。教师一直在苦苦思考:虽然教师在授课过程中尽了种种努力, 但还是有许多学生学习不好, 这是什么原因?调查显示:这部分学生或者学习兴趣不高,或者学习不得要领。因而, 高数学习必须充分调动学习者的积极性, 掌握合适的学习方法,才能有所收获。1 学习者要意识到学习高数的重要性, 提高学习兴趣, 变被动学习为主动学习据了解, 许多学生意识不到高数学习的重要性,他们对大学课程里学习高数的重要性不甚清楚,也没有学习的热情,更谈不上积极性了。1 . 1 数学教育具有重要的基础性作用与素质教育作用现代信息、空间技术、核能利用、基因工程、微电子、纳米材料等引领的新技术革命, 以及现代人文科学的定量分析需要以数学为主要基础。数学学科严密的定义方式、缜密的逻辑思维、全面的系统分析是辩证唯物主义思想在数学学科中的集中反映, 在大学生素质教育中起着不可替代的作用。素质表现在数学意识、数学语言、数学技能、数学思维四个方面。素质的提高有助于学生形成良好的思想道德素质,科学文化素质,生理心理素质,从而提高人的素质。这是有例子可以验证的。以北京大学地质系为例,一个系就培养了48 位中科院院士, 而这得益于李四光先生的理念——加强数理基础, 原因就是学生的工科数学基础好、逻辑思维强、头脑清晰。1 . 2 培养对高数的兴趣能激发学习热情“兴趣是最好的老师”。心理学家布鲁纳认为:“学习是主动的过程,对学生学习内因的最好的激发是对所学教材的兴趣。”“有了兴趣就会乐此不疲,好之不倦,就会挤时间学习了。”学生只有对学习感兴趣,能把心理活动指向和集中在学习的对象上,感知活跃,注意力集中,观察敏锐,记忆持久而准确,思维敏锐而丰富,强化学习的内在动力,调动学习的积极性,激发智力和创造力,提高学习效率。 提高学习高数的兴趣首先从了解数学史做起我们可以首先了解中国数学史,了解中国数学的萌芽、发展、全盛、衰弱的过程和原因;我们还可以从高数中的微积分发明的历史谈起,通过对历史的了解和感受来体会到数学的博大精深,激发探求欲望。
“数学是美的。”经常有数学家这么讲,那么,数学到底美不美呢?大一第二学期我们接触了高数这门课,本来觉得应该比高中的数学稍微难一点吧,可是一上课才发现并不是难一点,而是难很多很多,比高中的数学更加抽象,更加难理解。但是慢慢的你会发现其实高数是一门学问,而且这门学问也有他的美。仔细想了想,发现数学的美体现在方方面面,就比如自然之美,简洁之美,对称之美,逻辑之美等等,中国悠久历史所积淀出来的文学底蕴,为中国的数学染上了一层夺目的别样的颜色,这就是数学之美,总之,数学并不像有些人认为的那般鼓噪乏味,他不是定理公式的积累,而是一种美的学科。在中国书香四溢的文学背景下,数学也闪烁着不一样的光辉。也经常听到有同学发出这样的疑问:“我们为什么要学数学?”不知道这些人当中有没有认真思考过这个问题,我倒是稀里糊涂读到大学才明白一点的。数学,我们学的应该是一种严谨的思维,一种观念。出了学校门,如果我们还能经常使用数学的眼光来观察周围事物,那么,这个数学才没有白学。我一直觉得,如果你把函数真学懂了,对已知和未知的依存关系就会特别敏感,社会上的许多看似纷繁复杂的事件,在你眼里就能看到关键因素,形成函数式。你会有另一种看待万事万物人视野。我们学数学,目的是学解题技巧?是挤进名校的砝码?还是将来能谋份不错的职业?数学的发源地在希腊,注定数学的性格就是超越的,我们把它作为换取利益的工具时,一开始这条路就走岔来的。所以,要培养好我们学数学,最初就要培养我们有良好的数学素养,求真,求美,求善。当然,数学一直是人类文明发展的主要文化力量,同时人类文化的发展又极大地影响了数学的进步;而且,数学还是一种艺术,因此,数学不但具有科学价值,还具有文化和艺术的价值。那么,这就需要我们一步步的认知到数学的各种价值,可以从生活中的数学学得数学思想方法与文化以及数学与人文精神、文化素质间的联系。总之学好高数,此生不后悔。
高数学习对许多大一学生生来讲, 有些困难,成绩不理想。教师一直在苦苦思考:虽然教师在授课过程中尽了种种努力, 但还是有许多学生学习不好, 这是什么原因?调查显示:这部分学生或者学习兴趣不高,或者学习不得要领。因而, 高数学习必须充分调动学习者的积极性, 掌握合适的学习方法,才能有所收获。1 学习者要意识到学习高数的重要性, 提高学习兴趣, 变被动学习为主动学习据了解, 许多学生意识不到高数学习的重要性,他们对大学课程里学习高数的重要性不甚清楚,也没有学习的热情,更谈不上积极性了。1 . 1 数学教育具有重要的基础性作用与素质教育作用现代信息、空间技术、核能利用、基因工程、微电子、纳米材料等引领的新技术革命, 以及现代人文科学的定量分析需要以数学为主要基础。数学学科严密的定义方式、缜密的逻辑思维、全面的系统分析是辩证唯物主义思想在数学学科中的集中反映, 在大学生素质教育中起着不可替代的作用。素质表现在数学意识、数学语言、数学技能、数学思维四个方面。素质的提高有助于学生形成良好的思想道德素质,科学文化素质,生理心理素质,从而提高人的素质。这是有例子可以验证的。以北京大学地质系为例,一个系就培养了48 位中科院院士, 而这得益于李四光先生的理念——加强数理基础, 原因就是学生的工科数学基础好、逻辑思维强、头脑清晰。1 . 2 培养对高数的兴趣能激发学习热情“兴趣是最好的老师”。心理学家布鲁纳认为:“学习是主动的过程,对学生学习内因的最好的激发是对所学教材的兴趣。”“有了兴趣就会乐此不疲,好之不倦,就会挤时间学习了。”学生只有对学习感兴趣,能把心理活动指向和集中在学习的对象上,感知活跃,注意力集中,观察敏锐,记忆持久而准确,思维敏锐而丰富,强化学习的内在动力,调动学习的积极性,激发智力和创造力,提高学习效率。 提高学习高数的兴趣首先从了解数学史做起我们可以首先了解中国数学史,了解中国数学的萌芽、发展、全盛、衰弱的过程和原因;我们还可以从高数中的微积分发明的历史谈起,通过对历史的了解和感受来体会到数学的博大精深,激发探求欲望。
高数学习应该按照这些套路来。
课前有的同学喜欢预习,这点在初高中数学,非常有效,可是在面对高数的时候蒙圈了,因为根本看不懂,不过没关系,高数不用课前预习,因为你也看不懂,但是,上课一定要 认真的听讲,记得是认真的听讲,特别是认真听讲老师的推倒过程,这点是非常重要的,高数不仅仅要知道结果,重要的是过程。
至于在课后,当然还是和普通的数学学习方法一样,及时的复习,复习当天的内容,特别是要做一定量的题目,理解消化和吸收。
当然作业也是一项非常重要的事情,做作业一定要认真,虽然大学抄作业不丢人,因为还有不写作业的,但是,你如果是抄作业那还不如不写,建议认真完成高数的作业,因为实在太重要了。
数学中的无穷以潜无穷和实无穷两种形式出现。
在极限过程中,变量的变化是无止境的,属于潜无穷的形式。而极限值的存在又反映了实无穷过程。最基本的极限过程是数列和函数的极限。
数学分析以它为基础,建立了刻画函数局部和总体特征的各种概念和有关理论,初步成功地描述了现实世界中的非均匀变化和运动。
数学的计算性方面。在初等数学中甚至占了主导的地位。它在高等数学中的地位也是明显的,高等数学除了有很多理论性很强的学科之外,也有一大批计算性很强的学科,如微分方程、计算数学、统计学等。在高度抽象的理论装备下,这些学科才有可能处理现代科学技术中的复杂计算问题。
以上内容参考 百度百科-高等数学
一定要有题目,作者名字,通讯地址,邮编,摘要关键词,正文,参考文献,最好还要有英文的Keyword与 Abstract ,范文随便上网找,结尾要有参考文献。关于条件极值的探讨(图片打不上,呵呵)俊聪 (应用数学学院,应用数学专业,08级)摘要 本文主要类比了无条件极值的判别法,讨论了条件极值是否拥有与无条件极值类似的判别法。通过利用黑赛矩阵与二阶微分,得出了怎样求条件极值和极值点的有效方法,并且得出了无条件极值所满足的判别法不是都适应条件极值的。关键词 条件极植一熟悉的条件极值判别法在研究数学问题时,有时会遇到与极值有关的问题,而我们常见的有无条件极值与条件极值。对于无条件极值,我们都有非常熟悉的判别法:若二元函数f在点的某个邻域U()内具有二阶连续偏导数,且是f的稳定点,则有:(1) 当>0,>0时,黑赛矩阵是正定的,f在点取得极小值;(2) 当<0, >0时,黑赛矩阵是负定的,f在点取得极大值;(3) 当<0时,黑赛矩阵是不定的,f在点不能取得极值;(4) 当=0时,黑赛矩阵是半定的,不能肯定f在点是否取得极值。因此,我们可以类比无条件极值,探讨条件极值,看它是否也满足上面的四条判别法。二 有关条件极值的一个定理为了研究上面的问题,我们首先给出一个常用定理:首先,这个定理需要条件:在的限制下,要求目标函数的极值。则有定理:设在满足上面的限制下,求函数的极值问题,其中与在区域D内有连续的一阶的偏导数。若D的内点是上述问题的极值点,且雅可比矩阵的秩为m,则存在m个常数,使得为拉格朗日函数的稳定点,即为下述n+m个方程的解。三 分析讨论以上问题通过引入上面的定理,我们可以得到它的稳定点,而我们接下来考虑的是条件极值能否在稳定点处取得极值,且如果取得极值,它取得的是极大值还是极小值。我们在这里还需用到黑赛矩阵。设是F的稳定点。令,并且使固定,考虑在点的黑赛矩阵此时,分类讨论:1当是正定的或负定的。这是是的极值点。而我们限制了。因此也是的相应的条件极值点。2当是不定的或半正定的或半负定的。这是可能不是的极值点,但也有可能是的极值点。我们可以通过,。求出,,…,,,…,之间的关系,得到,…,的二次型如果此时其系数矩阵是正定的,则是的极小值点;如果是负定的,则是的极大值点。通过以上分析,我们就可以得出一个重要的结论:条件极值类比与无条件极值第一,二条是成立的,对于第四条是不适应的,对于第三条虽然开始也无法判断,但可以找到其他途径,求出是否有极值。四 实例分析我们首先举出一个例子:已知f(x,y,z)=x+y+z,求它在限制条件xyz=下的极值点。解:根据题意,我们首先设F(x,y,z,)=f(x,y,z)+ (xyz-)接着,我们算dF(x,y,z,)=0,从而解得x=y=z=c, =如果c=0,则可得f(x,y,z)在xyz=下无极值点当c0时,则在=,=(c,c,c)处,有=此时此矩阵不是正定的,也不是负定的。再对xyz-=0求微分,在=(c,c,c)处,解得dz=-dx-dy,代入得=(dxdy+dydz+dzdx)=(——dxdy—)=当c>0时,正定,(c,c,c)为极小值点,当c<0, 负定,(c,c,c)为极大值点。因此,通过这个例子,我们在不能判断黑赛矩阵是正定还是负定的情况下,可以通过适当的转化使极值点求出来。其实,我们也可以通过其他类似的方法来求有关条件极值的有关问题。例如,我们可以用二阶微分的方法来求条件极值。对于二阶微分,有公式:我们通过举个例子来加以说明。已知f=xyz,求它在限制条件下的极值。解:令F(x,y,z,)= xyz+ ()求dF=0,则=yz+2x=0 =xz+2y=0 =xy+2z=0 =0则可以解得八个稳定点当=—时,有稳定点(1,1,1),(1,—1,—1), (—1,—1,1), (—1,1,—1)当 =时,有稳定点 (1,1,—1),(—1,—1.—1),(—1,1,1), (1,—1,1)则dF=(yz+2x)dx+(xz+2y)dy+(xy+2z)dz=我们首先来判断点 (1,1,1)是否为极值点,求出稳定点 的微分dz=—dx—dy,且(,)=—+=——+2(dx+dy)dz,把dz=—dx—dy带进去,得(,)=———2<0,则可得(1,1,1)是极大值点,同理可得(1,—1,—1), (—1,—1,1), (—1,1,—1)是极大值点,而(1,1,—1),(—1,—1.—1),(—1,1,1), (1,—1,1)都是极小值点,进而我们可求出此时极大值点所对应的极值都为1,极小值点所对应的极值都为—1,从而得解。[参考文献][1] 华东师范大学数学系 数学分析下册 第三版[M]高等教育出版社 2001[2]孙振绮 丁效华 工科数学分析例题与习题下册[M]机械工业出版社 2008
1.从上古时期的结绳,八卦,九九乘法表到中古时期(约汉朝)数学已经在中国发展起来并有一定的基础。历史上已有可考证的著作,祖冲之的圆周率比西方早1000多年,各种算法著作如解方程、平面立体形的计算、等差等比等问题……更难能可贵的是建立了数学教育制度。
2.到了唐至宋期间,特别是唐朝可以说是数学的黄金年代,数学得到了更近一步的发展,几何、代数达到了新的高峰,其中有系统的代数学已建立起来,更多的数学方法与数学概念也得到更进一步的推广与发展。
3.到了近世纪也就是明清时期,中国算数开始衰落,由于中国算数的系统不够简明,中国数学陷入了停滞的阶段。于此同时西方国家的数学发展进入了一个新阶段。
4.针对曲线作为微积分的主要研究对象发生转折,欧拉则第一次把函数放到了中心的地位,并且是建立在函数的微分的基础之上。正由于这些学者们大胆创新的精神,微积分显示出它独一无二的作用,以微积分作为粘连剂,数学与力学开始结合,几何与代数开始结合。以微积分作为推动力,概率论得到进一步发展,数学教育得到发展。
5.到十八世纪末,为微积分奠基的工作已紧迫地摆在数学家面前;另一方面,处于数学中心课题之外的数学分支已积累了一批重要问题,如复数的意义、欧式几何中平行公设的地位,高次代数方程根式解的可能性等,它们大都是从数学内部提出的课题;
6.自十八世纪后期开始,自然科学出现众多新的研究领域,如热力学、流体力学、电学、磁学、测地学等等,从数学外部给予数学以新的推动力。上述因素促成了十九世纪数学充满活力的创新与发展。
7.十九世纪数学突破分析学独占主导地位的局面,几何、代数、分析各分支出现如雨后春笋般的竟相发展。仅在十九世纪的前30多年中,一批二三十岁的年轻数学家就在数论、射影几何、复变函数、微分几何、非欧几何、群论等领域作出开创性的成绩。
摘要:本文通过对高中生的调查研究发现当前高中生的数学观存在不够全面、不够准确、不够科学的现象,为此提出了通过数学史来影响高中生数学观之假设.经过为期一年多的实验和探索,发现数学史对改变学生的数学观能产生积极的影响,对学生的学习兴趣和学习效果也有明显的作用.因此积极倡导应用数学史来为数学教学服务.关键词:数学观;数学史;对数;复数教学中,经常有学生提出这样的问题:“老师,我怎么对数学就是没兴趣?”“老师,学了这些概念、定理和公式到底将来有什么用?”更有甚者问到:“老师,你为什么要逼我学数学,我将来也不搞数学研究。”……的确,当前不少学生因为想不通数学就认为数学是一门枯燥乏味、难以学习的学科;因为不理解数学就认为数学是一门概念和规则从天而降的游戏;因为没有体会到数学的价值就认为数学是没有实际意义的学科,学数学只是为了应付考试;因为没有领悟数学的思想和精神就认为“概念我会背,公式我会用,定理我会证,题目我会做”是学好数学的最高标准……这些现象表明,学生思想深处的问题已经不能等闲视之了,为此笔者开展了相关研究。一、对高中生数学观的现状分析高中生的数学观主要是指学生关于数学本身的信念,关于数学学习的信念和关于自身的信念。[1]由于个体具有不同的知识背景,或接受了不同哲学观念,或受不同教师的影响,再加上自己的实践经验,因此在数学学习过程中便逐渐产生和形成各自不同的认识和体会。(1)对数学本身的信念学生在数学学习过程中,对数学本身的感受和认识不尽相同。通过对614名高中生的调查发现,约的人“从未想过数学是什么”;的人“曾经想过数学是什么,但不清楚是什么”;的人“曾经听老师说过数学是什么”;的人“曾经想过数学是什么,所以知道是什么”。但在他们眼中,数学主要是与数字、图形有关的问题;是由概念、公式、定理、法则、符号组成的一门学科;是技巧性和方法性很强但又不易把握的一门学科;是关于计算、解题的一门学科;是讨论空间形式与其数量关系的学科……(2)对数学学习的信念Davis等人的调查(李士锜2001,217-222)表明:学生在学习过程中,对数学学习持有不同观点和看法。笔者调查发现高中生的数学学习信念主要是:①学数学就是要会做题目;②学数学就是为了在考试中取得好成绩;③学数学主要靠记忆、模仿、套公式;④学数学就是要培养一个人的计算能力、思维能力;立体几何主要培养一个人的逻辑推理能力和空间想象能力;⑤学数学就是学会用所学的数学知识解决实际生活中的问题。(3)对自身学习数学的信念学生对自身学习数学的信念差异明显,在调查中发现:①信心十足──有人对数学充满浓厚的兴趣,认为自己在数学方面有一定的天赋和优势,有信心、有能力学好数学。②信心平淡──有人对数学的兴趣一般,认为自己在数学方面没有多少天赋和优势,但是只要自己勤奋努力,刻苦钻研,还是能够达到基本要求的。③信心缺乏──有人对数学不感兴趣,认为自己根本没有学习数学的天赋,没有学好数学的能力。他们经常说自己从小学到现在数学都一直很差,由此来表明自己是学不好数学的。(4)数学观的类型根据调查分析,高中生的数学观不妨可归纳为以下几种:①动态的数学观。在学生眼中,数学是不断变化、发展过程中的知识,从而可能会出现不足和错误,只有通过不断地尝试、改正和改进才会逐渐完善。所以学习数学也是一个循序渐进,不断完善的过程。对自己的困惑和错误能够宽容,同时也知道只有采取积极的态度才会学好数学。②静态绝对主义数学观。他们把数学知识看成自古有之、千年不变的、不容置疑的真理的集合,是一个高度严密、极端抽象的知识体系。因此,他们多强调接受和记忆,模仿和训练,提倡熟能生巧;或认为自己的记忆能力不行,抽象能力又较差,所以数学学习必然困难等想法。③工具主义的数学观。他们认为学数学就是学会处理和解决各类(数学)问题的方法和技巧。所以他们比较重视做应用题,提倡将数学与生活紧密结合,也比较注意积累与数学有关的素材。④文化主义数学观。他们认为数学是与社会性质、阶级意识、民族精神等有一定关系的人类文化,是一种反应人们思维方法、审美意识与文化价值观念的特定的知识体系。当然这种观念在学生中间被发现、被接受的较少。上述各种观念从不同的角度反映了学生对数学本身的理解和领会,对数学价值的认识和判断。当然有些观念对学生的学习起到积极促进作用,而有些则明显会导致消极的负面影响。二、数学观对数学学习的影响分析数学观对学生数学学习究竟有多大的影响,目前尚缺乏确切的数据分析。但从历史材料和当前的研究表明,学生的数学观对其学习方式和学习成果是有相当影响的。Schoenfeld研究表明学生思想观念的发展已经成为数学学习过程中的重要因素,数学信念与数学成绩之间存在明显的相关性。[2]Carlson研究发现一些普遍存在的和持续的数学观念在他们的后继学习中起着决定性作用。[3]郑毓信指出,对于学生来说,观念的重要性在于数学学习不仅是指知识的学习和能力的提高,而且也是一个观点、信念、态度等形成的过程,而后者则将对他们今后的数学学习、乃至整个人生产生重要的影响。[4]事实上,对个体而言,正确的数学观可以统摄个体自身的各种因素,使之积极参与到学习活动之中。如果学生没有一定的数学观念,那么他将是主动精神缺乏、主体意识单薄、只会按指令被动行事的人;如果学生对数学的看法和课程蕴藏的数学观不一致,那么这种观念便可能成为其学习的障碍;如果学生面对数学处境而未能意识到它与数学有关,那么他就不会着手以数学方法来处理;如果学生把数学看作是与社会生产实践活动无关的概念、定理、符号的集合,那么他们在学习过程中就必然会采取一种静止的、被动的态度来接受“数学真理”;如果学生把数学看作是数学家凭空想象、自由创造的产物,那么一种远离社会、脱离客观、极其严密、高度抽象的刻板印象就会占领他们心灵的上空,使他们在学习过程中必然产生一种兴趣不大、意义不大,或难度太大、敬而远之的心理;如果学生把数学看作思维的体操,认为学数学就要反复用脑,那么数学仿佛就变成了度量一个人聪明与否的标尺,当他们解决不了数学问题而产生挫折感时,便会觉得自己智力不如别人而悲观失望;如果学生认为数学学习就是计算、就是解题,那么在他们眼中,数学与算式、公式﹑列式有着不可分割的关系,或者认为数学就是给出一堆数字、然后通过算式找出答案的活动,那么他们对冗长繁杂的计算、无边无际的题海必然会丧失兴趣;如果学生认为数学学习就是模仿智力超群的数学家或数学教师的思维,那么他们常丧失信心,自叹不如。实践证明,学生的数学观的确影响着他们的学习态度、学习兴趣,影响着他们对认知材料的选取,对认知方式的选择,对学习结果的评价。(李士锜2001,211)对群体而言,数学观可以统摄个体之间的各种力量,使之积极参与到社会建构活动之中。学习是一种社会建构活动,存在着师师、生生、师生以及学生与家庭、学生与社会交往的多种形态。在这些活动中,数学观一方面提供活动的基本准则,以此来调节主体的行为方式,决定交往的程度和范围。另一方面,通过个体数学观的沟通、交流和碰撞,主体间逐渐达成共识、形成合力。尽管同一群体中的数学观存在着个体差异,但总有一种主导的数学观在起作用,也正是这样主导观念使得整个班级对数学的学习目标、学习方式、评价标准趋向一致,从而保证学习活动顺利进行。相反,如果学生之间,师生之间,学生与教材之间的数学观经常抵触、矛盾和冲突,缺乏维系的纽带,就会出现“形聚神散”的状态,学习活动就难以真正有效开展。三、数学史影响高中生数学观的实验探索1、实验目的数学史与数学教育的关系早在1876年丹麦著名数学家和数学史家H. G. Zeuthen就强调,“通过数学史的学习,学生不仅获得了一种历史感,而且,通过从新的角度看数学学科,他们将对数学产生更敏锐的理解力和鉴赏力。” [5] 1977年,美国学者McBride和Rollins发现数学史在提高学生数学学习积极性方面是十分有效的[6].Wilson和Chauvot指出,让学生和教师思考“谁做数学”、“数学怎么做”、“数学是什么”等问题,让学生了解数学与其他学科、数学与社会的广泛联系,能拓宽对数学本质的看法[7].英国数学史家J. Fauvel曾总结了20条将数学史运用于数学教学的理由,其中之一是数学史可以改变学生的数学观[8].Breugel指出有关数学概念是怎样发展的历史知识有助于学生理解概念,并向学生指明了数学是人类在特定历史时期所创造的,而不是历来就有、永恒不变的[9].自从1972年“数学史与数学教育之关系国际研究小组”(International Study Group on the Relations between History and Pedagogy of Mathematics,简称HPM)成立以来,欧美更多的学者对数学史与数学教育的关系进行了大量研究。国内也有一些学者再关注数学史与数学教育的关系。但数学史能否改变学生的数学观,从而影响他们的数学学习,国内外有关实证研究仍不多见。本文既受历史的启发,又拟在前人研究成果的基础上,进一步探索数学史对高中生数学观究竟是否产生影响。2、被试的确定实验班:苏高工校区03预科4班;控制班:苏高工校区03预科3班.实验班和控制班是随机选定的.两个班的数学教学由笔者一人承担.3、实验过程⑴前测.对两个班学生数学成绩进行测试,结果见表3 .对两个班学生数学观进行问卷调查(见附录一),结果见表4.⑵实验方法①结合教学内容,介绍相关历史为期一年的教学过程中,在实验班每周至少介绍一项有关的数学史知识,在控制班以解题和练习代之.②选择部分内容,测试对比研究实验一:对数概念学习对数概念时,在两个班采用了不同的教学方式.一是按课本体系组织教学;另外是结合阅读材料《对数与指数发展简史》,解答学生的各种问题,同时也引发了一堂意想不到的对数课[10].课后测试(见附录二)结果统计如下:表1 两个班对数概念学习前、后测试统计表结果表明:学习“对数发展简史”之后,控制班对“对数”学习的难度明显降低,对学习对数的兴趣明显提高,对学习对数的目的更加明确,对对数产生的过程更加清楚.实验二:复数概念在两个班按不同方式组织教学.在控制班按课本内容和体系组织教学.在实验班从复数发展的历程组织教学.调查(见附录三)结果如下:表2 两个班对复数概念学习测试统计表结果表明:实验班对虚数的接受程度高于控制班,把虚数看成是有意义的、真实存在的数的比例大于控制班;将数系看成是动态发展的比例高于控制班.从课后交流中也了解到:历史过程的引入使学生对数的概念的认识更加充分、更加准确、更加深刻.① 复数是按一定方式构造的.复数的产生是从“运算可以无限制地进行的原理”出发,数学内容的组织化、系统化的过程[11].这是人类构造数系的一种方式,也是学生建构数系认知结构的方式之一.② 复数的产生是一个历史发展过程.通过对复数发展过程的剖析,学生认识到复数是几代人共同努力的产物;是一个从无到有、从疑惑到接受、从模糊到清晰、从片面到完善的过程;是随着社会的发展、数学本身的发展而发展的.复数是对实数理论补充和推广后产生的.这是数学本身内部成果积累,引导新的抽象阶段,向新的概括性概念上升的必然结果 [12].③ 虚数不是神秘莫测、绝对权威的.从虚数概念“生长”过程来看,即使是数学家的认识也是逐步深入的.最初人们对虚数持怀疑和不接受的态度.莱布尼兹称虚数是“理想世界的奇异创造”,是“神灵的美妙的庇护者,几乎介于存在和不存在之间的两栖物”[13].欧拉尽管用它,但也认为虚数只存在于想象之中.直到哈密尔顿把复数建立在实数理论基础之上,以及复数在物理学等领域中的应用加强时,人们才开始真正接受虚数.这与学生学习时,缺乏了解它们的实际应用而造成对概念理解和接受上有一定的心理障碍是一致的.但历史的呈现有助于学生打消神秘的心态和权威的心理,减少排斥的情绪.④ 复数产生和发展是人们思想观念的突破.象这样的方程没有实数解在学生心目中已成定论,既然没有实数解,为什么还要讨论它?既然负数不能开平方,又为什么要承认是有意义的?这是一种心理上的矛盾、认知上的冲突,更是观念上的封闭.辩证法告诉我们:世界上没有任何东西是完全不变和无论如何也不发展的.任何数学概念,不管它是怎样被精确定义,也还是要随着科学的发展而发展的.人们对事物的认识总是螺旋式上升的.通过对历史的考察,大家体会到虚数的引入是一种创造,一种发明,一种思维上突破,一种观念上的更新.⑤辨析古人的数学观,促进学生数学观的形成学习立体几何时,让学生讨论欧几里得的数学观.学习解析几何时,让学生讨论笛卡儿的数学观与解析几何的诞生.⑶后测:一学年结束后,再对两个班统一测试和问卷调查(见附录一),结果如下:表3 两个班期初、期末考试成绩统计表注:⑴实验班与控制班期初成绩,所以两个班学生成绩无显著差异.⑵实验班与控制班期末成绩,故不能认为数学史对学生成绩没有影响.表4 两个班期初、期末问卷调查统计表结果表明:数学史的介绍明显提高了实验班学生数学学习兴趣;加强了学生数学学习动机,转变了数学观念;让学生更加了解了数学的本质,也促进了数学成绩的提高.4 结论通过一年的调研发现,数学史一定程度上能改变学生的数学观,从而影响数学学习.① 通过对历史的了解,学生可以缩短心理上接受某一观念的时间.② 通过对历史的分析,学生可以接受数学是人类社会活动的结果.③ 数学史有助于培养学生动态的数学观.④ 数学史有助于培养学生的创造发明观.⑤ 数学史有助于培养学生的数学文化价值观.⑥ 数学史有助于学生了解数学形式化、抽象化、精确化的过程.⑦ 数学史有助于改变教师的数学观从而影响学生的数学观.5几点建议基于本文的研究,我建议:高度重视学生数学观的培养;认真处理数学史与数学教材的关系;组织编写合适的历史材料;认真组织在职教师的数学史培训;大力开展HPM研究.
数学与应用数学导论(摘抄,整理)转载数学在中国历史已久,出土的各时期文物都有关于数字的记录和一些简单的算法,如十进制,勾股定理,乘法法则……然而算盘的出现更加推动了数学在中国的发展,这是当时一些欧洲国家所不能比拟的从上古时期的结绳,八卦,九九乘法表到中古时期(约汉朝)数学已经在中国发展起来并有一定的基础。历史上已有可考证的著作,祖冲之的圆周率比西方早1000多年,各种算法著作如解方程、平面立体形的计算、等差等比等问题……更难能可贵的是建立了数学教育制度到了唐至宋期间,特别是唐朝可以说是数学的黄金年代,数学得到了更近一步的发展,几何、代数达到了新的高峰,其中有系统的代数学已建立起来,更多的数学方法与数学概念也得到更进一步的推广与发展。但是到了近世纪也就是明清时期,中国算数开始衰落,由于中国算数的系统不够简明,中国数学陷入了停滞的阶段。于此同时西方国家的数学发展进入了一个新阶段。18世纪的西方是各种科学综合发展的世纪,数学已经渗透进各门学科,在物理,化学、天文等各门学科中数学的地位日显重要,各种事物也离不开数学。18世纪主要以微积分发展为主,欧洲各国循着不同的路线前进。针对曲线作为微积分的主要研究对象发生转折,欧拉则第一次把函数放到了中心的地位,并且是建立在函数的微分的基础之上。函数概念本身正是由于欧拉等人的研究而大大丰富了。正由于这些学者们大胆创新的精神,微积分显示出它独一无二的作用,以微积分作为粘连剂,数学与力学开始结合,几何与代数开始结合。以微积分作为推动力,概率论得到进一步发展,数学教育得到发展。十九世纪是数学史上创造精神和严格精神高度发扬的时代,18世纪的数学家忙于获取微积分的成果与应用,较少顾及其概念与方法的严密性,到十八世纪末,为微积分奠基的工作已紧迫地摆在数学家面前;另一方面,处于数学中心课题之外的数学分支已积累了一批重要问题,如复数的意义、欧式几何中平行公设的地位,高次代数方程根式解的可能性等,它们大都是从数学内部提出的课题;再者,自十八世纪后期开始,自然科学出现众多新的研究领域,如热力学、流体力学、电学、磁学、测地学等等,从数学外部给予数学以新的推动力。上述因素促成了十九世纪数学充满活力的创新与发展。十九世纪数学突破分析学独占主导地位的局面,几何、代数、分析各分支出现如雨后春笋般的竟相发展。仅在十九世纪的前30多年中,一批二三十岁的年轻数学家就在数论、射影几何、复变函数、微分几何、非欧几何、群论等领域作出开创性的成绩。直到现在数学在任何时刻都有举足轻重的地位,数学与应用数学也事各门专业的基础。应用数学研究的方向主要分:1)微分方程与应用;2)代数学及其应用;3)几何学及其应用;4)概率论及数理统计;5)非线性分析与分形;6)计算数学与数学建模。数学一直应用在生活与科学中的每一处。数学在经济学中的应用:数学是经济学大厦的支柱,在数学公式神秘而高贵的支撑下,经济学与其他人文学科相比,就如同皇室成员般举手投足之间常常流露出一种让人敬畏的贵族气息来。数学的用处在于为许多复杂的思想和现象提供了简洁而明了的解释,为许多错综的数据提供了计算模型。数学在化学中的应用:统计力学需要高数基础,量子化学的方程需要积分和矩阵,分子力学里面全是基于牛顿力学的高等数学方程,在物理化学中的热力学动力学更是离不开它。数学在物理中的应用:物理学的发展离不开数学,数学是物理学发展的根基,并且很多物理问题的解决是数学方法和物理思想巧妙结合的产物,数学对象的丰富多彩给了物理模型创建以广阔的空间。无论是函数思想,数型结合思想,还是解析方法,方程思想,都使具体的物理对象能够找到它的数学对应。物理更倾向于定量分析(事实上它是最纯粹的定量分析学科)。数学的基础全部建立在抽象思维之上,因而它简洁明了;物理模型把很难定量的实物转化为抽象的事物,数学便可以大显神通了,雷达、导弹、原子弹等的成功研制是物理学家和数学家们通力合作的结果。数学在计算机中的应用:数学中严密的逻辑思维是计算机的灵魂,离散数学简直就成了计算机的同义词!计算机角度来看,理论计算机科学目前主要的研究领域包括:可计算性理论,算法设计与复杂性分析,密码学与信息安全,分布式计算理论,并行计算理论,网络理论,生物信息计算,计算几何学,程序语言理论等等。这些领域与数学之间互相交叉加上新领域的不断冲突已分不清具体哪里属于数学哪里属于计算机!数学在医学中的应用:主要运用在模型的建立,医学统计学临床上可用来解释疾病发生与流行的程度和规律;评价新药或新技术的治疗效果;揭示生命指标的正常范围,相互的内在联系或发展规律,医学超声始于数学学等学科是当前超声技术已经成为医学发展的一个重要方面,药物动力学是定量研究药物在生物体内吸收、分布、排泄和代谢随时间变化的过程的一门学科,药物动力学模型是为了定量研究药物体内过程的速度规律而建立的模拟数学模型。模糊数学用确定的数字来表述不确定的现象,依据统计学的数据,运用模糊逻辑的思维方式,就可建立起模糊关系矩阵,再采用模糊数学的运算法则便可得到精确的结论。这就是模糊数学应用在医学领域方面的基本原理。数学与应用数学是各种学科之本,应用极端广泛。因此学习数学专业的更应该握现代应用数学方面的基础理论知识,熟悉本学科理论及应用。运用这些思考方式的经验构成数学能力。这是当今信息时代越来越重要的一种智力。它使人们能批判地阅读,辨别谬误,摆脱偏见,估计风险。数学能使我们更好地了解我们生活于其中的充满信息的世界。无论对于以后更高层次学习还是认识世界来说,数学无疑已成为了一个有力的工具。
大数据只是一个时代背景,具体内容可以班忙做
大数据(Big Data)又称为巨量资料,指需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。“大数据”概念最早由维克托·迈尔·舍恩伯格和肯尼斯·库克耶在编写《大数据时代》中提出,指不用随机分析法(抽样调查)的捷径,而是采用所有数据进行分析处理。大数据有4V特点,即Volume(大量)、Velocity(高速)、Variety(多样)、Value(价值)。
首先介绍大数据带来的好处,然后介绍大数据带来的弊端。
大数据带来的好处
1、大数据便利我们的生活:
自助缴水、电、燃气、电视费,汽车摇号、手机充值、违章查询、公积金查询、手机代开发票、查询法院案子进展,这是运用大数据促进保证和改善民生的典型事例。此外,大数据还运用到智能家居中,智能照明体系等。
2、大数据便利看病:
大数据最强大的应用就是电子医疗记录的收集。每一个病人都有自己的电子记录,包括个人病史、家族病史、过敏症以及所有医疗检测结果等。大数据收集病人信息,可以尽早发现疾病,对于患者来说,不但降低了身体健康受损的风险,同时也能够减少医疗支出。
另一个创新是可穿戴设备的应用,这些设备能够实时汇报病人的健康状况。这些新的分析设备具备同样的功能,但能在医疗机构之外的场所使用,降低了医疗成本,病人在家就能获知自己的健康状况,同时还获得智能设备所提供的治疗建议。
3、大数据便利我出行:
人们的出行越来越离不开大数据的协助,运用电子地图,初来乍到的游客可以在生疏的城市自由行走;繁忙一天的上班族可以查询最快回家的交通方法;出租车司机经过语音导航,知晓前方路程状况,防止堵车或超速违章。
大数据仍是缓解交通压力的利器,它可以猜测未来交通状况,为改善交通状况供给优化方案,这有助于交通部门进步对路程交通的把控才干,防止缓和解交通拥堵。
4、利用大数据提升自己:
大数据技能不只能够提高人们使用数据的效率,并且能够实现数据的再使用和重复使用,进而大大降低交易成本,提升人们开发自我潜能的空间。
大数据的弊端
1、个人数据隐私与安全
大数据会记录浏览习惯,购买习惯,常用淘宝支付宝这些软件的人,消费能力、购物习惯、活动产所、收入情况、生活质量、年龄、身高、体重、鞋码、三围、口味等,都是可以分析出来的,这些基本囊括了我们的生活。
个人数据安全就成了一个大问题,一旦数据泄露(或被买卖),可能会对用户人身财产、国家和公司的安全造成威胁。
2、大数据杀熟
杀熟,即同样的商品或服务,老客户看到的价格反而比新客户要贵出许多。
包括滴滴出行、携程、飞猪、京东、美团、淘票票等多家互联网平台均被曝疑似存在“杀熟”情况,涵盖在线差旅、在线票务、网络购物、交通出行等多个领域,特别是OTA(Online Travel Agent)在线差旅平台较为突出。
大数据的价值体现
1、对许多顾客供给产品或服务的企业可以运用大数据进行精准营销。
2、做小而美形式的中小微企业可以运用大数据做服务转型。
3、面对互联网压力之下,有必要转型的传统企业需求与时俱进充沛运用大数据的价值。
在当前的“大数据”时代,人们可能会受到大数据带来的损失。大数据分析包括使用来自多个来源的大量数据进行链接和分析,以发现预测人类行为的模式。即使在完全合法的情况下,这样的分析也会伤害到人们的利益。
学术堂整理了十五个和大数据有关的毕业论文题目,供大家进行参考:1、大数据对商业模式影响2、大数据下地质项目资金内部控制风险3、医院统计工作模式在大数据时代背景下改进4、大数据时代下线上餐饮变革5、基于大数据小微金融6、大数据时代下对财务管理带来机遇和挑战7、大数据背景下银行外汇业务管理分析8、大数据在互联网金融领域应用9、大数据背景下企业财务管理面临问题解决措施10、大数据公司内部控制构建问题11、大数据征信机构运作模式监管12、基于大数据视角下我国医院财务管理分析13、大数据背景下宏观经济对微观企业行为影响14、大数据时代建筑企业绩效考核和评价体系15、大数据助力普惠金融
先修课程:数学与应用数学专业主要课程、教育类课程等适用专业:数学与应用数学(本科、师范)一、目的培养和提高学生综合运用所学知识分析、解决问题的能力(包括数学理论研究和应用研究的能力、教学研究能力、文献检索、科技论文的写作能力)。使学生获得科学、教学研究方法的初步训练。培养学生的独立研究能力和重视开发学生的创新能力。二、论文选题论文选题应贯彻为我国社会主义物质文明和精神文明建设服务的方针,在基础数学、应用数学和数学教育等学科的以下几个方面加以考虑:1.结合自己所学的专业知识,进行某一专业方向上的学术探讨;2.结合自己所学的专业知识,进行教学研究方面的专题研究或专题综合;3.结合自己所学的专业知识,联系实际解决一些应用问题;4.对中学有关数学课程的教材、教学方法进行专题研究;5.结合本人所教数学课程,对中等教育的教育理论和教育实践进行探讨;6.对新课程改革的理论与实践进行探讨。论文课题不宜过大,难易程度要适当。两名或两名以上学生选做同一课题论文时,各人的内容应有较大区别。学生选定课题后,应填写《毕业论文任务书》,经指导教师同意,方可进行论文工作。三、对毕业论文的基本要求1.立论、观点要符合马克思主义基本原理;2.对学术的探讨要符合科学性和逻辑性;3.对论述的主要问题要正确地运用所学专业、基础理论、基本知识和基本方法;4.论证严谨,结论明确。所运用的研究方法基本正确,所收集的数据资料完整、充分,所设计的实验方法、步骤、正确可行,所提出的观点正确;5.文字通顺,表达确切,书写规范,独立完成;6.论文一般以3000字到6000字为宜,每篇论文的正文前应有300字左右的论文摘要(概括论文的中心论题以及基本观点、方法、结论)3到5个关键词。论文中所引用的定义、定理、论述都要注明出处。论文后应附有作者在写论文时所阅读的文献、参考书目录以及页码;7.论文应包括英文名、英文摘要和英文关键词;8.论文要按照统一格式进行排版(见江苏大学学报自然科学版)。四、毕业论文成绩评定1.学生毕业论文成绩的评定采取指导教师和毕业论文答辩小组分别单独评分,按比例综合评定,最后由毕业论文答辩委员会综合平衡审定。2.成绩分5个等级:优秀、良好、中等、及格、不及格。毕业生毕业论文统一格式要求一、论文用纸:B5纸打印。二、论文标题:1、主标题:用小二号黑体字,置于首页第一行,居中。2、正文采用四级标题,分别以“一、(一)、1、(1)”标明。其中一级标题用黑体字,二级标题用楷体,三、四级标题与正文字体相同。三、论文正文:1、字体:用四号仿宋体。2、段落:行距为24磅。3、页码:居中。四、年级、专业与姓名:四号宋体,置于主标题与正文之间,居中,上下各空一行。五、注释:如有注释,皆在正文之后注明。
2017大学数学论文范文
由于特殊函数是数学分析中的一种重要工具,因此特殊函数的学习及应用非常重要。但是特殊函数往往不是用一种方法就能解决的,它是多种方法的灵活运用,也是各种思想方法的集中体现,因此难度较大。下面是我整理的关于几类特殊函数的性质及应用的数学论文范文,欢迎大家阅读。
几类特殊函数的性质及应用
【摘要】本文将对数学分析中特殊函数,诸如伽玛函数、贝塔函数贝塞尔函数等超几何数列函数,具有特殊的性质和特点,在现实中得到大量的运用的函数。本文主要以简单介绍以上三种特殊函数性质,及其在其它领域的应用,诸如利用特殊函数求积分,利用特殊函数解相关物理学问题。本文首先以回顾学习几类常见特殊函数概念、性质,从而加深读者理解,然后以相关实例进行具体分析,从而达到灵活应用的目的。
【关键词】特殊函数;性质;应用;伽马函数;贝塔函数;贝塞尔函数;积分
1.引言
特殊函数是指一些具有特定性质的函数,一般有约定俗成的名称和记号,例如伽玛函数、贝塔函数、贝塞尔函数等。它们在数学分析、泛函分析、物理研究、工程应用中有着举足轻重的地位。许多特殊函数是微分方程的解或基本函数的积分,因此积分表中常常会出现特殊函数,特殊函数的定义中也经常会出现积分。传统上对特殊函数的分析主要基于对其的数值展开基础上。随着电子计算的发展,这个领域内开创了新的研究方法。
由于特殊函数是数学分析中的一种重要工具,因此特殊函数的学习及应用非常重要。本文归纳出特殊函数性质、利用特殊函数在求积分运算中的应用、特殊函数在物理学科方面的应用,利用Matlab软件画出一些特殊函数的图形,主要包含内容有:定义性质学习,作积分运算,物理知识中的应用,并结合具体例题进行了详细的探究和证明。
特殊函数定义及性质证明
特殊函数学习是数学分析的一大难点,又是一大重点,求特殊函数包含很多知识点,有很多技巧,教学中可引导学生以探究学习的方式进行归纳、总结;一方面可提高学生求函数极限的技能、技巧;另一方面也可培养学生的观察、分析、归类的能力,对学生的学习、思考习惯,很有益处。
特殊函数性质学习及其相关计算,由于题型多变,方法多样,技巧性强,加上无固定的规律可循,往往不是用一种方法就能解决的,它是多种方法的灵活运用,也是各种思想方法的集中体现,因此难度较大。解决这个问题的途径主要在于熟练掌握特殊函数的特性和一些基本方法。下面结合具体例题来探究特殊函数相关性质及应用。
2.伽马函数的性质及应用
伽马函数的定义:
伽马函数通常定义是:这个定义只适用于的区域,因为这是积分在t=0处收敛的条件。已知函数的定义域是区间,下面讨论Г函数的两个性质。
Г函数在区间连续。
事实上,已知假积分与无穷积分都收敛,则无穷积分在区间一致收敛。而被积函数在区间D连续。Г函数在区间连续。于是,Г函数在点z连续。因为z是区间任意一点,所以Г函数在区间连续。
,伽马函数的递推公式
此关系可由原定义式换部积分法证明如下:
这说明在z为正整数n时,就是阶乘。
由公式(4)看出是一半纯函数,在有限区域内的奇点都是一阶极点,极点为z=0,-1,-2,...,-n,....
用Г函数求积分
贝塔函数的性质及应用
贝塔函数的定义:
函数称为B函数(贝塔函数)。
已知的定义域是区域,下面讨论的三个性质:
贝塔函数的性质
对称性:=。事实上,设有
递推公式:,有事实上,由分部积分公式,,有
即
由对称性,
特别地,逐次应用递推公式,有
而,即
当时,有
此公式表明,尽管B函数与Г函数的定义在形式上没有关系,但它们之间却有着内在的联系。这个公式可推广为
由上式得以下几个简单公式:
用贝塔函数求积分
例
解:设有
(因是偶函数)
例贝塔函数在重积分中的应用
计算,其中是由及这三条直线所围成的闭区域,
解:作变换且这个变换将区域映照成正方形:。于是
通过在计算过程中使用函数,使得用一般方法求原函数较难的问题得以轻松解决。
贝塞尔函数的性质及应用
贝塞尔函数的定义
贝塞尔函数:二阶系数线性常微分方程称为λ阶的贝塞尔方程,其中y是x的未知函数,λ是任一实数。
贝塞尔函数的'递推公式
在式(5)、(6)中消去则得式3,消去则得式4
特别,当n为整数时,由式(3)和(4)得:
以此类推,可知当n为正整数时,可由和表示。
又因为
以此类推,可知也可用和表示。所以当n为整数时,和都可由和表示。
为半奇数贝塞尔函数是初等函数
证:由Г函数的性质知
由递推公式知
一般,有
其中表示n个算符的连续作用,例如
由以上关系可见,半奇数阶的贝塞尔函数(n为正整数)都是初等函数。
贝塞尔函数在物理学科的应用:
频谱有限函数新的快速收敛的取样定理,.根据具体问题,利用卷积的方法还可以调节收敛速度,达到预期效果,并且计算亦不太复杂。由一个函数的离散取样值重建该函数的取样定理是通信技术中必不可少的工具,令
称为的Fourier变换。它的逆变换是
若存在一个正数b,当是b频谱有限的。对于此类函数,只要取样间隔,则有离散取样值(这里z表示一切整数:0,)可以重建函数,
这就是Shannon取样定理。Shannon取样定理中的母函数是
由于Shannon取样定理收敛速度不够快,若当这时允许的最大取样间隔特征函数Fourier变换:
以下取样方法把贝塞尔函数引进取样定理,其特点是收敛速度快,且可根据实际问题调节收敛速度,这样就可以由不太多的取样值较为精确地确定函数。
首先建立取样定理
设:
其中是零阶贝塞尔函数。构造函数:
令
经计算:
利用分部积分法,并考虑到所以的Fourier变换。
通过函数卷积法,可加快收敛速度,使依据具体问题,适当选取N,以达到预期效果,此种可调节的取样定理,计算量没有增加很多。取:
类似地
经计算:
经计算得:
则有:设是的Fourier变换,
记则由离散取样值
因为,故该取样定理收敛速度加快是不言而喻的,通过比较得,计算量并没有加大,而且N可控制收敛速度。
例,利用
引理:当
当
因为不能用初等函数表示,所以在求定积分的值时,牛顿-莱布尼茨公式不能使用,故使用如下计算公式
首先证明函数满足狄利克雷充分条件,在区间上傅立叶级数展开式为:
(1)
其中
函数的幂级数展开式为:
则关于幂级数展开式为: (2)
由引理及(2)可得
(3)
由阶修正贝塞尔函数
其中函数,且当为正整数时,取,则(3)可化为
(4)
通过(1)(4)比较系数得
又由被积函数为偶函数,所以
公式得证。
3.结束语
本文是关于特殊函数性质学习及其相关计算的探讨,通过对特殊函数性质的学习及其相关计算的归纳可以更好的掌握特殊函数在日常学习中遇到相关交叉学科时应用,并且针对不同的实例能够应用不同的特殊函数相关性质进行证明、计算,从而更加简洁,更加合理的利用特殊函数求解相关问题。有些特殊函数的应用不是固定的,它可以通过不止一种方法来证明和计算,解题时应通过观察题目结构和类型,选用一种最简捷的方法来解题。
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