《[2026-04-20]数学学习笔记》
(1)
我今天期望的是,通过对数学进行MECE级的系统性分类,来得到数学的几大框架性意图。
换言之,我在谋求一种视角,一套方法,一种本质。
我后来得到的是代数、分析、几何、元数学四个被确定下来的分支,还有剩余的不确定。
(2)
于是我一路探寻,因为我本人的认知风格是先抓框架,在框架中理解操作。
我以前困惑的问题是:数学家为什么总在用具体术语来解释领域?
他们是故意不说人话的吗?还是只是专业化特有的精确性,一类说法是为了明确其指向性芸芸。
比如我本人喜欢哲学,那么哲学讲黑话的时候,我能抓住其框架性意图,去翻译或者简化等等。
我习惯擒贼先擒王,先抓中心,再看现象。
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然而,数学之中的解释,只有对操作的规则合法性和问题效用性解释。
即:这个操作符合了什么规定,和这个操作能解决什么问题。
但问题在于,这个操作为什么能解决这个问题,你基于什么思路而想到的,你为什么选择这个领域遵守这个领域的规则。
这些都是框架性的,是一种思想。
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而数学家们为什么给不出框架,是因为框架是沉淀过后的。
比如,伽罗瓦是基于具体问题发明的群论,群论不是最开始就是群论,它首先是一个数学方法论,一个操作技巧,而这个操作的不断发展,得到了这个操作的主题化,即群论。
就像乘法,它首先解决的是加法太麻烦而进行的化简,还没有成为一套独立的运算,在长期的计算中独立的。
平方也是,乘方也是,这些首先只是操作,只是随着后续的发展,操作得到了主题化。
(5)
更简单来讲,比如群论。
操作定义:群是一个集合配上一个满足结合律的二元运算……
框架定义:群论是用来研究对称性的语言。
还有数学解释,合法性解释,和效用性解释。
合法性:因为它符合结合律,所以它是加法。
效用性:因为这条辅助线利于解决这个问题,所以可以加上。
框架性:这里用了数形结合的思想,这个联立方程的解,可以当做两条函数的交点,这是为了更直观地认识代数和几何领域的同构性。
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所以,我作为学习数学的自学者而言,应该怎么办呢?
我的痛点在于什么?
1.对于死记硬背规则的抗拒。
2.数感计算的迟钝。
3.数学方法技巧的缺失。
4.对数学操作的理解不足。
那么,针对这些问题,应该怎么做呢?
1.复合题
把规则用起来,以问题有效倒逼操作熟练。
比如,想研究乘法,就设计一道题目用到乘法的所有性质。
要复用,换言之,一道题目,要用到相关领域的所有操作。
一道题一道题的锻炼琢磨,在操作中理解规则。
计算量与方法技巧,都要在具体题目中得到。
但问题在于,你设计的题目要高质量,要是一道好题,要丰富到具有典范性。
2.磨耳朵
多读书,多观察,要观察数学家们的著作,去理解他们的无意识,去看一些题目的讲解,在他们的理所当然中觉察出差异。
(7)
观察了一下,其实数学的根本还是操作。
先形式化,然后操作,根据操作的推广范围,从大到小有了分支领域、公理系统、推论性质、方法定式、运算技巧等等。
比如一个方程式:
X²+6X+5=0。
1.运算技巧
移项,把5移到等号右边变成-5。
2.方法定式
观察,使用配方法,最后变成(X+3)²=4。
推而广之,所有一元二次方程,ax²+bx+c=0都适用。
3.推论性质
再推而广之,一个一元二次方程,即用求根公式求解。
4.公理系统
去拆分这个公式成立的操作合法性,因为是等式可以移项,然后配方法因为遵循交换律和结合律,所以成立。
去观察,总结出所有代数领域的共同规则,符合以下规则,就都可以使用。
5.分支领域
换一个例子,X²=4,解是2和-2。
OK,那我们把数集换一下,把所有数换成一个钟表,有0到11的12个数,到12就归零。
那么,这个世界,加法长这样:
5+3=8、10+5=3(十点过五个小时)、11+1=0。
so,这道题的解就变了。
2,可以。-2?没有,但理解为逆时针操作,就是10。
那么,10²=100,100÷12=8,余数4,转8圈,96,100-96,等于4。
剩下的,我们再尝试尝试?
so,X的解为:2、4、8、10,这是钟表世界的解。
方程不变,操作不变,变化的是什么?是数的集合,从所有数,变成钟表数。
这就是所谓的取模,从整数环Z,过渡到商环Z/12Z。
以及,接下来的问题:
不同的数集合中,方程的解变化规律是什么?
这就是出现了一个新的领域,抽象代数。
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额外讲一下,取模可以理解为拿一把尺子,把数轴每12格折叠一次。
就像把x²=4中,其解X是一条轴,4的数值对应Y的值都成了2、4、8、10等等。
商环其实是一种具有想象力的命名,商可以理解为整数集Z除以12=Z/12Z,12Z为数集,而环暗喻的是封闭性。
数学上一些命名,是抽象关系的具象化形容,就像把太阳比喻为火球、金乌一般。
很多概念的命名逻辑比较混合,也是因为数学是探索性的,所以没有一个框架性命名。
比如:
框架性命名:对称性。
操作性命名:求根公式。
想象力命名:稠密性、群、环。
历史性命名:洛必达法则。
这种命名传统我们换一个直观的例子,王八拳。
框架性:瞎打,这是行为的定性。
操作性:大幅度抡拳,这是行为的操作。
想象力:王八拳,这是行为的意象。
历史性:陈佩斯小品式拳法,这是行为的历史。
那么,这样来看,我们也获得了一个理解的框架。
当我们得到一个专业术语时,我们可以判断它来自怎样的命名传统。
(9)
感恩AI,我提供理解,它提供实例。
上面那个精彩的案例,是我自己先分析中抓住数学操作的关键词,划分出层级,然后让AI提供验证。
时阶:[2026-04-20]