微积分无痛入门:以蚂蚁视角轻松理解数学之花

原文标题:新书上市 | 这一次,一定让你无痛学会微积分!

原文作者:图灵编辑部

冷月清谈:

**微积分的重要性**

微积分作为数学中“动态眼光”的代表,在物理、工程、经济和社会等广泛领域有着重要应用,是初等数学和高等数学的分界线。

《蚂蚁微积分》的独特视角

本书以故事的形式,通过虚构的“微分蚂蚁”,将微积分概念以轻松愉快的语调呈现出来。

微积分的本质:变化

微积分的核心思想在于研究“变化”,通过对变化规律的建模分析,实现对自然现象的数学预测。

微积分在教育中的意义

微积分的学习可以激活之前被放弃的数学概念,对数学恐惧者或想要重新挑战者有启发性,在应对人工智能时代的数学需求方面具有重要意义。

微积分的应用领域

  • 物理学:运动规律、自然界变化
  • 工程学:结构设计、电路分析、通信系统设计、控制系统设计
  • 经济学:巨量数据分析、复杂经济问题解决
  • 社会学:人口数量变化分析、增长速度预测



怜星夜思:


1、微积分作为‘数学之花’的象征性意义何在?
2、为什么用蚂蚁的视角来解释微积分?
3、微积分在人工智能时代中的重要性体现在哪些方面?

原文内容


微积分被誉为“数学之花”,可见其重要性。


微积分常被作为初等数学和高等数学的分界线,不仅是因为此以后数学变得难学,更因为它提供了我们不熟悉的、动态的眼光看问题。微积分可以使我们对微观、宏观的变化更敏感,它提供的数学语言也能使得我们将变化更准确地描述出来。


微积分的应用范围广阔,对生产和生活影响较大。


在物理学,微积分被用来追踪物理对象在自然界中运动、变化规律;在工程学中,微积分被用于建模和优化问题,如结构设计、电路分析、通信系统设计和控制系统设计;在经济学中,微积分被用来进行巨量的数据分析,以解决复杂的经济问题;在社会学中微积分可以用于计算人口数量的变化率和增长速度,并预测未来的人口趋势......


因此,如果轻松无痛的学习微积分,成了无数学子的心中难题。而《

蚂蚁微积分:超简单超有趣的微积分入门》的作者巧妙的地引入了一个虚构的角色——“微分蚂蚁”。以蚂蚁的视角,通过故事这个最生动的方式,在阅读本书的时候,能让你在轻松愉快的氛围中理解微积分。

来源 | 《蚂蚁微积分:超简单超有趣的微积分入门》

作者:[韩]张志雄

译者:李光哲

序言 | 变化需要转折点

若用一个核心关键词描述未来,那就是人工智能(AI)。我们距离人工智能深入影响日常生活的时代越来越近,随着人们对这种巨变浪潮的关注逐渐增多,数学的重要性越发凸显。

数学是未来产业的核心竞争力之一。微积分被称为“数学之花”,本书讲述的正是与微积分有关的故事。微分和积分通常合称为“微积分”,这一概念在高中阶段学习的多个数学概念中居于首位。

在初中毕业之前,我的数学成绩还算不错,满怀信心地升入了高中。然而,高中第一次数学考试结束后,我的自信心瞬间跌入了谷底。此后一直到高中毕业,我的数学学习之路充满了痛苦。不同于初中时期,高中数学的知识量无比庞大,给我带来了巨大的压力,而且,大多数题目只靠背诵已经完全无法解决。

在高二第一次接触“微分”的概念时,我就意识到微分绝不是容易学习的内容。不过,我也感受到了它的特别之处,因为在学习微分的过程中,我发现很多之前学过的、与微分概念相关的内容之间都是关联的。我原来觉得三次函数和三次方程很难,但是学完三次函数的微分以后,我对方程和函数都有了新的认识。对于高次方程,以前觉得它很难,但是在学完微分之后,我也能够对它做出新的解释。此外,三角函数的微分可以从新的角度解决三角函数中出现的公式难题。指数函数和对数函数的微分能够自然地关联到指数方程和对数方程,以及与自然对数概念相关的内容,这为我们提供了一个观察这些问题的新的视角。

这真的太神奇了,一些我曾经掌握很差的数学概念,竟然这么轻松地被关联在了一起。实际上,学习微分的过程对我的数学学习来说是一个转折点。

英国的牛顿和德国的莱布尼茨几乎在同一时期各自独立地发现了微积分的概念。为此,甚至还出现了关于“谁是微积分真正的发现者”的争论,这足以证明微积分的发现是一次多么重大的变革。事实上,微积分不仅应用于数学领域,还应用于物理学等基础科学领域,以及电气、机械、航空航天工程等应用科学领域,它是一种非常重要的理论工具。甚至,微积分在社会科学领域,如经济学中也有应用,其重要性不言而喻。

微分这一数学概念实质上是关于“变化”的理论。小溪里水的流动、房子周围风的移动、我所在区域的气温,以及被扔出的棒球的运动轨迹等,大部分自然现象的状态从来不是一成不变的,而是在不停地发生变化。像水流这样的流动现象,也可以通过建立微分方程来进行更一般化的分析。

虽然微分只是一个数学概念,但是其作用非常强大,利用微分可以对自然现象进行数学建模。实际上,牛顿的运动方程、麦克斯韦的电磁理论等用于解释自然现象的伟大定律,都是以微分为基础建立起来的。

一言以蔽之,“微分概念”是当出现某种变化的现象时,能够对其进行数学分析和预测的工具。

本书所追求的目标不是“微分的学习”,而是“讲述微分的故事”。我要通过讲故事的方式,为选择阅读本书的读者尽可能轻松地诠释“微分”这一生硬的主题。

本书讲述的是关于微分的故事,只要具备初中阶段的函数知识,阅读本书将不会有任何困难。因此,希望这本书能对初中生、高中生及对微分感兴趣的读者起到入门指导的作用。尤其是那些对数学怀有莫名的恐惧感,或者想再次挑战数学的人,我建议你阅读本书。因为通过理解微分,可以重新激活那些曾经被你放弃的数学概念。

我们需要的是微小的变化。如果没有变化,就无法摆脱对数学的恐惧。非常凑巧的是,微分就是用来研究“变化”的。阅读研究变化的微分故事,对需要变化的人来说,将是一种特别的体验。



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《蚂蚁微积分:超简单超有趣的微积分入门》

作者:[韩]张志雄
译者:李光哲


蚂蚁的生活中充满了微小的变化,从觅食到筑巢,这些变化都可以用微积分的思想来解释。通过蚂蚁的视角,读者可以感受到微积分与现实世界的密切联系。

蚂蚁可以展现出微积分中累积、递增、极限等概念的深刻含义,让读者在轻松的故事中领悟抽象的数学原理。

在人工智能与各领域的结合中,微积分作为跨学科的桥梁,对于建立和理解智能系统和自然现象之间的数学模型至关重要。

微积分像花一样有两种含义:第一,它有丰富的应用领域,就像花朵有各种各样的颜色和形状;第二,它有抽象的美,就像花朵有迷人的香气和让人愉悦的外观。

人工智能的核心是数据处理和模型建立,微积分在数据分析、模型优化、算法设计等方面都扮演着至关重要的角色,为人工智能的快速发展提供了数学基础。

微积分提供了理解和处理连续变化现象的工具,有助于人工智能系统处理动态变化的环境,实现更好的决策和控制效果。

微积分的美妙之处在于它揭示了各种变化背后的数学规律和内在联系,正如鲜花展现的生机勃勃和多姿多彩。

蚂蚁是一种勤劳、有条理的生物,它们的行为和社会结构展示了复杂的变化过程,用蚂蚁的视角来类比微积分的思想和方法,可以帮助读者更直观地理解。

因为微积分作为一门重要的数学工具,为我们提供了理解和描述变化规律的强大途径,就像花朵绽放展现出生命的动态美一样。