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学习本科math的心得体会

时间: 2018-04-04 文章来源: 洋蜜蜂

也许很多math天才写过很多心得体会,但是鉴于起点都比较高,所以不一定适合所有人看,因此今天小编就整理了一部分材料以及一位洋蜜蜂对于本科math辅导的一些记录,给大家讲一讲一些心得体会。

第一:要具备不卑不亢的心态。

数学并非难,只是它的表述体系和思维要求,对于多数中国学生比较陌生。要把它当作全新的东西来认识,就跟学习一门新语言一样。以前自己学的东西,包括高中知识和AP数学等,记住概念即可,思维推导不要沿用。然后严格按照老师讲的思维方式,不厌其烦的推导和证明,慢慢一回生二回熟。几年前华人数学天才陶哲轩给UCLA本科生讲Honor Analysis(荣誉数学分析)的时候,上来进度非常慢,前一个月都在证明皮亚诺公理、集合论和基本的映射理论,但后来可以越学越快,而且学生越学越Hi。拳不离手,曲不离口,学语言要勤动口和动笔,学数学也要没事常动脑。就算文科生一样可以学好数学:20世纪俄罗斯数学学派掌门人、莫斯科国立大学数学系主任柯莫高(Kolmogorov,又译柯尔莫格洛夫)大一是读历史的。美国人魏爱华(Edward Witten)更奇葩,本科四年读的都是历史和语言学,博士申请UWM的经济学博士,读了半年退学,自修数学和物理,23岁考进Princeton,硕转博再同时搞数学和物理。16年后,他站在菲尔兹奖的领奖台上。我说过了基础数学其实是哲学,而哲学算文科还是理科都有道理。所以,就算国内数学学得再烂,只是按照国内标准比较烂,在美国完全有可能前途无量,要有信心。另一方面,国内就算奥赛摘金夺银,到美国也要扎扎实实的学。因为奥赛国际金牌在欧美的精英面前多数是渣:俄罗斯盖芳德(Gelfand)15岁读完代数几何教父高探蝶(Grothendieck)的名著EGA(代数几何原理),这套书让北大博士去读都够呛。我们石溪的米糯教授本科大一在《数学年鉴》上发论文,这是数学界最高学术期刊,每年中国大陆所有教授加起来在上面都很难有一篇文章发表。这里特别要说一下美国数学教学的二段教学法:不同于俄罗斯和中国上来就是带证明的数学分析和高等代数,美国的教学更为亲民:上来先是微积分和不带证明的线性代数,内容比较简单,作业和考试很多中国学生可以依靠高中基础秒杀之。但不少人练习不够,很多知识没搞透,方法技巧也不够熟练。然后到了第二段,数分和高代一开,很多人欲哭无泪。这就要求第一阶段,哪怕觉得这些题再傻,一本书一道不落地做完是很有必要的。 然后第二段就要细读书,多问老师。在美国基础数学能学好的中国人,要么是自己天才,要么就把教授办公室的椅子坐穿。

第二,保证数学的学习时间。

要是天才并且喜欢数学,那你自然会给数学大量时间。如果是为了将来胜任其他领域而学数学,要记住大一大二对于打好数学基础是最宝贵的。所以,建议每天先完成其他学科的作业,然后把大块时间分配给数学的看书做题细琢磨。我目前主要是修各种数学课和一门应用数学的概率论,每天时间大体是这样分割的:睡觉6小时,吃饭包括饭后的休息2小时,健身和洗澡2小时,交通1小时,个人爱好1小时(抄抄四书五经,读读文艺的歌词,主要是墨明棋妙的还有林夕的),机动时间1小时,剩下11小时是听课和课下学习。周末多用两小时坐校车去买个菜,路上一直思考,也相当于最终学习10小时。谁说数学天才每天悠哉游哉?那么最年轻的菲尔兹奖得主,27岁得奖的赛赫(Jean-Pierre Serre)够天才了吧?他自述道:习惯带着数学题入梦,醒来往往有思路。故我用最爱的《红楼梦》第一回作为他的雅号:“梦幻通灵”赛赫(与“造化阴阳”高探蝶,“迷津慈航”艾抵涯(Sir Michael Atiyah,英国皇家学会会长,敕封爵士)并列20世纪世界第一的数学家)。数学多好算好?别说拿A,满分都是不够的。一本书读完,知识和方法不超纲的题目要难不住你(by“现代微分几何之父”陈省身)。一本书读完,同一领域下一阶段的书要能自通30%(by菲尔兹奖得主Curtis McMullen的导师Dennis Sullivan,石溪数学四大导师之苏立文)。校内传的什么每天学习八小时那是给别的学科的。每天八小时想学好数学?做梦!

第三,学会科学的思维方法:下面分条目详解。数学天才请华丽丽的无视。

(1)数学思维的三个方面:任何数学的定义、定理说透了也就三部分:第一是它本身的文字和(或)符号、 公式内容;第二是它在数学知识体系中的位置,与其他数学内容的逻辑关系,包括由什么可以推出来该定义或定理,它又可以(与其它定理一起)推出些什么;第三是它所涉及的范畴有什么具体实例(比如循环群就有旋转图形、整数加群和同余模加群等例子),这些例子又有何作用,能否在数学中或数学外(典型的如几何和物理)取得应用。这就分别是数学对象的本体论、方法论和目的论。柯莫高说:“的确学生对数学的适应性存在差异,这种适应性表现在:1,算法能力,也就是对复杂式子作高明的变形,以解决标准方法解决不了的问题的能力。2,几何直观的能力,对于抽象的东西能把它在头脑里像图画一样表达出来,并进行思考的能力。3,一步一步进行逻辑推理的能力。”这些对应的就是掌握数学概念的三方面需要什么能力。提高算法能力最好多做题,几何直观除了做题还要平时多留意,多联系生活实际;逻辑推理这个往往是中国学生的弱项,毕竟我们母语的方块字二维画面性远远超过西方拼音文字,而一维线形(逻辑链的内在属性)却不足。汉字个个如画,横竖左右写均可,而西方拼音文字就得一条路从左往右,上下写都够呛。故逻辑推理要特别练习。练习逻辑推理的方法关键在定理的证明,下面会详述。

(2)如何课前预习:一开始微积分可以多做一点,而数分和高代等带证明的预习下一节课内容即可。先回顾上堂课所学知识,再看新章节内容:先略读本章节,看清有几个定义(Definition),几个定理(Theorem)和引理(Lemma),有哪些例子(Example)和注释(Remark)。如果把数学比作一门语言,定义就是名词,定理和引理是句子,而例子和注释相当于古文经典中的注和疏。定义一定要自己品味,比较长的拆开句子成分慢慢看,不行就抄。日本第一个菲尔兹奖小平邦彦大学时抄过整本Van de Warden的代数,咱们抄书不丢人。 定义要么是全新的,这个不急着理解,往后看看;要么是基于以前内容的,这个不妨回顾一下相关内容再继续看。遇到定理就要注意,课本的证明不要先看,自己理解定理内容后,把定理当作习题徒手证一遍,写下来,再与课本原文比较,查找二者的不同:自己的证明是不是漏某条件或者把某需要说明的当做显然了(初学者常犯错误),是不是有多余的语句,是不是有地方用错了。凡是不同处,都要重点思考,这样进步就快了。如果实在想不起来,就看看书本怎么证的。对于自己的不足,要整理到上述公式、逻辑或几何三个大类中,并提醒自己注意(如国内分析教材从罗尔定理证明拉格朗日中值定理,很多人不会把一般的函数构造成符合罗尔定理条件的函数,这个就牵涉到公式变形能力和逻辑能力)。引理也是这么证。别小看引理,朗兰兹猜想中的基本引理之一,吴宝珠证出来就是一个菲尔兹奖。至于例子,也是不要先看,自己看了定理,自己想至少两个例子,一个是典型的,一个是退化的极限情况(by Halmos,《我要做数学家》和《希尔伯特空间习题集》的作者,芝加哥大学鼎盛时期和陈省身等共事的数学家)。例如高中解析几何的双曲线,分母的a^2, b^2当然大于零,可以找出来一个例子。如果其中一项等于零,就退化成两条直线,这就是退化的极限情况。不要小看退化,这正是跟以前知识的联系。自己想了例子,其实潜意识中,注释的内容已经过了一遍。然后不必太早做习题,再回顾一下整个思维过程有没有需要看课本提示的地方,有没有自己能看懂但是跟以往惯性思维相悖的地方,有没有突然顿悟的地方。这都要记下来,上课等老师讲到这里时要格外留心。

(3)听课:美国的数学教授基本还是写黑板,而且不会太快。上课公式一写几黑板的那是应用数学教授,噼噼啪啪打幻灯的在石溪一定不是数学或物理教授。 所以,有时间记笔记。但不必全记住,把预习的成果调动起来,老师讲的时候跟自己脑中的备份随时印证并修正。就一个建议,教授不停嘴,学生不动笔。真正听好了,上课一字不写又何妨?课下完全可以轻松补全并注上自己的心得见解。

(4)课下:先整理笔记,一定有自己的见解,全抄老师的对于学应数是有用的,对于学数学则是浪费时间。数学界的师生关系往往很融洽,但思维上绝对是批判继承和启发继承,学我者昌,似我者亡。然后是定义再品味一下,定理和引理自己再证一遍,比较老师的证明、课本的证明和自己当初的证明,这次不仅要能说出哪个好,还要能说出为什么好。然后是做题了。除了开始的微积分要刷书,带证明的课,课本做好作业题就够了,因为老师选的可能不是经典教材(经典的往往比较难,很多美国学生受不了)。但每个题要做精,做完一题回顾自己的思路历程,并对其中的公式变形、逻辑推理和几何直观进行归类。实在做不出来,画个记号,改天再看,两天都做不出来才可以看解答。对于解答中自己想不到的,要特别标注,常常回顾。然后就是选一本这一门课比较经典的书,按照上文预习和做题的路子走一遍。经典教材的知识点和思路要自己总结,每过一两章节,找一张大的纸画下来本章定理的逻辑体系图。经典教材的题目最好都做,做不出来,Office Hour坐穿椅子去。

(5)心理状态:很多人开始觉得数学难,然后生怕基础打得不牢,一个定理看半天,看似很认真很投入,其实就算理解了思维也很僵化,而且容易跟不上进度。这就像打羽毛球和练书法,你心里紧张,手抓得太紧,反而发不出力来,写的字也不好看。掌心要虚着,身体要保持随时可以发力的弹簧状,击球时蹬地转体推肩压臂一套动作一气呵成,手掌瞬间抓紧最后一次加速,这才能打出林丹那样硬砸开李宗伟铁板防御的扣杀。书法所谓挥洒,也是如此。要保持轻微的紧张和激动,有点小期待,随时能调动已有知识,并可以多角度观察新知识,思维能发散也能迅速收回并集中攻关。这种感觉一旦找到,妙不可言。不过重难点也要适当文火慢炖:如果教材中有令自己感到太难的思考,头一天理解了要标记,第二天要试着不看书回忆。曾任Princeton和University of Wisconsin Madison教授,现坐镇石溪的微分几何大家陈秀雄先生在《初遇尤金·卡拉比》中写道,当年导师卡拉比告诉过他:如果你不能在脑海中重复整个论证过程,那么它就没有成为你的一部分。

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