推薦序一
不管數學程度好不好,都能從此了解微積分
國立臺灣師範大學數學碩士、張旭無限教室創辦人/張旭
如果你總覺得數學好難,但又逼不得已必須學會數學,從生活中的實際例子進入數學世界,是個很好的方法,《七小時微積分Pass過》正是這樣一本書。
極限和微分是微積分的基礎內容,大部分的書和課程都是直接從冷冰冰的定義快速切入,但本書作者用火車行進的狀態來說明,讓讀者在第一時間就能體會,極限和微分的直觀感受。
縱使這種比喻不夠嚴謹,卻能讓人更快理解什麼是極限、什麼是微分,況且數學的發展,往往都是先抓住核心概念,再逐步嚴謹化,因此我認為這本書的表達方式,不但符合數學的發展進程,同時還有推廣微積分的效用,拉近了人們與微積分的距離。
可能是因為篇幅的關係,這本書或許無法完整解釋每一個數學等式的推導過程,但我認為,這卻正好留給那些被作者吸引進微積分世界的讀者們,一個思考與找尋答案的機會。
有時候學習需要的,不是一本從頭到尾都寫得百分之百清楚的書,而是一本留下適當空白來誘發學習動機的書。一本沒有任何留白的書,或許可以讓想認真學習的人學到完整知識,但就無法為了填補空白,而養成獨立思考、主動找尋解答的能力。因此,這本書不只是平易近人,還能夠引導讀者思考和探究。
書中也有不少數學家的故事和一些數學小知識,例如費氏數列、數學家尤拉、美國著名經濟學家納許的故事,光是看這些故事也能提升不少數學素養,因此即便不去探究所有的細節也沒關係。
這樣說起來,這本書好像不適合數學底子好的人?但實際上,數學好的人仍然可以看這本書,因為書中的實例和數學故事,有時正是那些數學好的人所缺乏的。怎麼說?
因為數學好的人,往往在接觸某個數學觀念的抽象定義時,很快就能理解並熟練,所以就不會注意到這些觀念到底是為何而存在。在那些數學好的人眼裡,數學定義就像有趣的遊戲規則,只要按照那些規則,就能玩出更有趣的數學遊戲,孰不知數學的定義,往往源於數學家觀察大自然運行,和自身周遭狀態時的心得,這些思想才是數學存在的意義。
不同數學程度的人,都能隨著作者的引導進入這本書的世界,而不同的閱讀力道,也都能從中挖出不少收穫,看門道的,能補足單變數微積分的絕大部分內容,看熱鬧的,可以了解微積分和真實世界的關係。
因此,不論你是數學底子好或不好,只要你想了解微積分究竟是怎樣的一門學問,我都相當推薦你來看看這本書。
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推薦序二
大學數學的敲門磚,就看這一本
北京清華大學土木系教授/周虎
我們都曾光顧影印店很多次,可以算是常客了。可是你有沒有發現,影印店老闆經營生意的祕密?有沒有想過,縮印文件中包涵的數學問題?還有平常買東西時,有沒有仔細思考過其中的數學方法是什麼?遇到春運時,只是抱怨人多?還是有嘗試發掘其中的數學問題?
當然,你可能會認為這些問題這麼簡單,不可能有什麼數學方法。或者說,高等數學和微積分這麼抽象的東西,怎麼可能出現在這些小問題裡?如果你是這樣想的話,可就真是錯得有些離譜。
其實數學問題都是源於生活,但又高於生活的,把數學和生活徹底分開,既不合理也不可能。當然,數學也並不完全是枯燥無味,只是你還沒有找到一個適合自己的學習方法。
從翻開這本書開始,我就對它充滿了期待。這本書把數學完美的融和在日常生活之中,讓你在體會生活的同時,也能感受到數學的獨特魅力。這本書將會重新喚醒你對於數學的熱愛,讓數學不再是你的夢魘。
在高中裡流傳著這樣一個笑話:從前有棵很高很高的樹,叫做高數,上面掛了很多很多人。樹的旁邊有座墳叫微積分,裡面葬了很多很多人。如果有一天高數和微積分相愛了,它們私奔到天涯海角,從此消失在校園裡,將會是我們聽過最美好的愛情故事。
這個笑話說明了,無論是高等數學還是微積分,在校園裡都是最令人痛苦的課程。
對於那些剛剛進入大學的學弟妹們,作為學長姐最怕被問的問題就是:「怎麼學好高數。」因為無論是文組還是理組的學生,在高二時就已接觸過一部分高等數學和微積分的內容了,只是高中老師為了高考只專注講公式定理,大學教授又覺得高中都教過了,所以會跳過很多基礎概念不講。於是期末考時所有學生幾乎都在背公式、例題,所有人都進入了一個無法逃脫的奇怪回圈——考前背、考後忘,就怕下屆學弟問。於是乎,對於我們這些蒙混過關的學長姐們來說,搪塞學弟妹最好的一句話就是:「上課認真聽講,下課認真完成作業。買本習題解答就成了。」但是至於運用的能力,幾乎為零。
第一次看見這本書稿的時候,我很開心,因為當時我的高等數學課程剛好也學到了多重積分,然而,對於積分程度不夠扎實的同學來說,高數課就是「老師在講,我自己在看書」,而且自己的進度慢了不止一、兩節。所以我立刻分享這本書的部分內容給同學們,希望他們可以藉由這本書提高學習數學的樂趣,補足一些數學基礎。
或許你們會想問:「有關積分的課本那麼多,為什麼要分享這一本?」市面上除了那些高數課本以外,的確還有很多的補充教材,可是這些書夠通俗易懂、結合生活嗎?而本書只透過10個例子,就為大家講解了高等數學中很大一部分知識,也巧妙避開了那些枯燥的證明過程。這本書詮釋了「數學的精髓不在於知識本身,而在於數學知識中所蘊含的思想方法」的道理。在我看來,教科書是讓你通過期末考試,而這本書更能讓你懂得使用微積分。
這本書幫助我的學生打破之前對數學的認識——數學越學越枯燥。不僅如此,受到這本書的啟發,他們反而覺得數學越讀越有趣。特別是這本書的第7章,讓大家終於弄懂了那些抽象的面積公式是怎麼證明出來的,也開始關注那些「想當然」背後的數學原理,而這正是站在微積分的數學山峰上能看到的壯美風景。
只要將這本書作為你的大學數學入門書籍,相信你一定會愛上數學的。如果你還沒有準備好,那麼現在就跟隨這本書,一起進入數學的世界吧!
推薦序三
從生活問題出發,自然而然學會微積分
北京源智天下科技有限公司執行長/魏少華
其實在學生時代,我就非常討厭數學,是典型的「數學過敏症」患者。每次聽到數學老師說:「這又是一道送分題」,我內心只會暗暗的說:「要不起。」
當得知要為一本講微積分的書寫序時,我只覺得,又一本我看不懂的大學教材縮印本,會在不久的將來出版了。但是當我看到本書的目錄後,這個想法就突然消失了。我想:這也許是一本我能看得懂的數學書。
這本書一開始就討論我最抗拒的函數,但是作者卻沒有用教科書式的口吻來講解,而是把我領入一個真實的情景中。碰巧,第1章所說的情景,正是我開始閱讀這本書的當天所經歷過的,所以它一下子就引起了我的興趣。這本書也許正是改變大家對數學刻板印象的末班車。
過去很長一段時間裡,奧數一直是小學升中學,和中考、高考的加分項目,所以數學教育一直被家長的功利心所轄治,數學老師更是本著「勤能補拙」的信條,大搞題海戰術、競賽轟炸。然而,近年來奧數已不再享有加分政策,家長和老師們又馬上轉移陣地,專攻起各種專長的補習。一旦拋開功利,大家對數學的熱愛還剩多少?
現代社會對人的數學素養要求越來越高,自第二次世界大戰之後,幾乎全世界都認為,美國在新科技發展中有著領先地位。實際上,這些科技創新都依賴於美國在數學和科學教育上的領先。換句話說,如果想培養創新型人才,就必須重視數學教育。
隨著科技發展和社會進步,數學不再只是理工科系的基礎課程,已經與越來越多的新領域相互滲透,形成交叉學科。
時至今日,對於能夠熟練應用數學科學的工作者需求與日俱增,「高新技術的本質就是數學技術」的觀點,已經被越來越多的人所接受,然而,也有報告指出,有超過22%的大學一、二年級學生,需要補習數學,而數學程度真正達到畢業門檻的大學生人數,卻不足一半。
這本書拋開了傳統大學教材式的思維,而是藉由生活化的場景及實例,向讀者展示什麼是微積分、如何學習微積分,以及如何解決微積分題目。這是一本手把手教你數學思考過程的神奇之書,不是單純的證明和使用公式而已,而作者的口語化行文也讓這本書簡單易讀。
另外,這本書對於讀者數學程度的要求並不高,卻能大幅度提升數學素養。像我這種從高中畢業後就再也沒怎麼碰過數學的人,也可以透過自學本書達到大學生的平均程度。
傳統的數學教材,無疑是偏重讓學生掌握準確快捷的計算方法,和嚴謹的邏輯推理,而這本書則是培養讀者使用數學工具分析和解決問題的能力。
大多數大學生使用的,是經典的《高等數學》這本教材,和其他典型教材一樣,它也是按照數學的邏輯思路編寫而成。但是對於完全不想學數學的人而言,這樣的書就很可能讀不下去。而這本書和教材最大的不同在於,它會先提出一個生活中常見的問題,再順理成章的解釋它背後的數學原理,最後歸納出嚴謹的數學定理。這正是這本書最為引人入勝的地方。
在閱讀這本書之前,我也認為「數學只要學到能買菜的程度就行」,而這本書超越了我從小學到高中畢業所有對數學的認識,雖然只有10個章節的內容,但是它帶來的效果,卻超過了之前12年的數學教育。
如果現在你還認為「數學只需要學會加減乘除」的話,我推薦你看一看這本書,它將會顛覆你對數學的認識。
前言
從生活學數學,輕鬆搞懂微積分
能翻開這本書的大多數人,想必對數學都有濃厚的興趣。現在有很多年輕人在學習奧數(按:因國際數學奧林匹克競賽而生的數學課程),然而除去奧數在升學中的加分,他們對數學的熱愛又有多少呢?最近逛書店時,餘光所及的幾排書架上,全部都是有關數學的書籍,從小學數學講義,到考研究所的數學模擬試題,應有盡有,但當取下一本來閱讀時,裡面枯燥乏味的證明過程,讓我的心瞬間涼了一半。那些數學帶給我的快樂,彷彿一下子煙消雲散了。
前些年的寒假,我幫很多孩子解答數學問題,絕大多數孩子問的,都是各自在數學課遇到的題目,而有幾個即將參加高考的孩子,特別引起我的注意。其中一個孩子,到期末考時數學都還不及格,他一直抱怨自己數學基本觀念很差,不擅長理工科目。我像往常那樣安慰鼓勵他,同時也不得不告訴他,各學習重點往常出過什麼樣的題型,應該怎麼做、怎麼複習等等。但可以預見的是,等到高考過後,他就會完全忘記現在學到的數學知識,只會記得數學是一門令他頭疼的課程,還有一個喋喋不休的數學老師。
不過,當閱讀這本書時,魔王一樣的數學就會和你成為朋友,你也會擁有那些生活中,由數學帶來的快樂和美好記憶。這本書把那些冗長而無趣的證明過程,都換成了生活中的常見現象,開創新的高等數學講解方法。書中不提那些繁雜又毫無用途的證明過程,只通過十個生活中常見的範例,就可以掌握相當於大學水準的數學知識,所以這本書是學習數學的一條捷徑,還很適合在零碎時間閱讀。
20世紀最重要數學家之一,有「博弈論之父」稱號的約翰.馮紐曼(Johnvon Neumann)曾說過:「如果人們不相信數學是簡單的,只是因為他們還沒有體會到生活的複雜。」如果你認為生活中的柴米油鹽比數學還簡單,只可能是你沒有掌握到學習數學的方法。
所以,請不要一看見數學就覺得頭疼。實際上,學習微積分不需要很高深的數學知識,甚至可以說,微積分和高中數學差不多,只需要會加減乘除,並且知道怎麼求一些簡單幾何圖形的面積,就完全可以跟著這本書學會微積分。
數學是有趣的。從義大利數學家斐波那契(Leonardo Pisano Bigollo)的兔子問題,到「猴子也能寫出莎士比亞(William Shakespeare)劇作」的「無限猴子定理」,再從17 世紀神聖羅馬帝國的哲學家哥特佛萊德.威廉.萊布尼茲(Gottfried W. Leibniz)和艾薩克.牛頓(Isaac Newton)的微積分,到神奇的莫比烏斯環,都詮釋出了數學的無窮樂趣。就如同中國微分幾何學家陳省身教授生前所說過的那樣——數學很好玩。
中國人自古以來就有「尚用」的精神,即「什麼東西有用就做什麼,什麼事物有用就學什麼」,而數學就是最有用的東西之一。你可能會說:「數學怎麼可能會在生活中有用?我的生活裡最多也就是加減乘除,那些高深的定理公式和我有什麼關係?」
但是相信當你讀完這本書就會發現,學數學像吃飯:你可能不記得吃過什麼,但是吃過的食物,有一些會成為你身體的一部分;學數學也是一樣,你可能不記得學了什麼定理,但是它背後的思想會變成你靈魂的一部分。有不少人這樣問過我:「能夠最快提升自身氣質的方法是什麼?」、「怎樣鍛鍊出好脾氣?」我的回答都是:「那就學數學吧!」
在魚龍混雜的網路世界中,數學可以借你一雙慧眼識破謠言,解密真相;在競爭激烈的職場中,數學是你發展專業的敲門磚。如果你堅持只要會加減乘除,就足以應付日常生活瑣事,那麼這本書將會顛覆你這一想法;如果你認為數學枯燥無趣,這本書也將會改變你對數學的印象。
本書全部內容由劉祺編寫。其中,特別感謝譚寬先生對第10章中涉及醫學知識的詳細說明,還要感謝在本書背後默默奉獻的編輯,以及在創作期間給予幫助的前輩、同行、朋友。
我相信,讀完這本書後你會發現,原本以為數學很難,是因為那些名詞讓人迷惑,但實際上都只是一碰就倒的「紙老虎」而已。
限於編者水準和時間倉促的緣故,書中不免存在不嚴謹和疏漏之處,還請廣大讀者批評指正。