漫谈初等数学错过了什么(1)

春节在外没有电脑,试试手机写blog,配图排版略差请有心理准备。

自从升级奶爸,偶尔会胡思乱想,比如说,如果穿越回小时候,有没有什么可以明白的更早的地方。本文包括两个这样的思考,如果有人喜欢读,再多多续写。



一,角度坐标和绝对坐标

中学时候学logo语言,用前进fd后退bk右转rt来控制小海龟画画,当时是做程序思维的入门(条件,循环,递归),其实还有很重要的一点是,极坐标的思想。

图片发自简书App


海龟前进是靠转向x度加前进y步,这就是不折不扣的向量。现在我们到大学才开始理解向量,假设启蒙的时候先学极坐标,角动量守恒,再学欧几里得坐标,势能守恒,会怎么样呢?

角度的作用在现实生活里如此常用(你会在转弯的时候想我要向东经38北纬125转向,还是想我要右转45度),但因为我们习惯于希腊人几千年前发明的欧几里得坐标,不得不用极其拗口的三角函数来转换,严重阻碍了思考。

那些不明觉厉的各色展开式,只不过是在变回三角函数,回归了本真而已,有时候真觉得我们的知识体系闲的蛋疼。。。

或许可以从数学教育的最开始就从‘方向’出发?



二,x是自变量y是应变量

小学奥数有个经典玩法,看不出题目规律情况下,枚举n个值,特别是极值,零值,猜规律。

这时候你会发现,x和y的地位是平等的,不像书上说的那样,x是自变量,y根据x的变化而变化。有时候从y的角度看,更容易看到规律。

我的体会是,尝试过抛弃x是自变量,y是应变量的思维套路以后,会有显著的脱下镣铐的愉悦感。

闭上眼睛想象一个x轴y轴的曲线图,这个图本身说明的实质,和轴线标注没有任何关系(如果你看到这里说明你没有闭眼),现在想象图旋转九十度,xy轴对换,图的‘’信息‘’并没有变;将其中一个轴推动,图的信息仍然没有变,我们自己设定的xy,设定的坐标系,都只是一种"表达方式"而已,和事实是两码事。(再深入就要聊矩阵了)

我们经常说的逆反思维,对于学生时代来说,无非就是普通学生考虑x为不同取值时的分布情况,而学霸兼顾考虑y不同取值时的分布情况,思考维度有巨大的差距,根本不是同一个物种。。。



三,小结

最后,第二段结合第一段我们会发现,由于我们天生自带默认的欧几里得坐标,换成角度维度要用三角函数转,导致反三角函数看起来并不是从三角函数自然变化过来的(要脑补三角函数xy对换的情景,还是有点好玩的)。

正反函数实质蕴含着"只要是同一个东西,左看右看无论怎么看,循环以后终究对称"的明确的物理意义,由于默认坐标系劣势,理解难度极大增加,明明中学可以说的搞成了高等教育内容,而绝对坐标作为对生活基本没用的纯书本知识,成为义务教育的内容(我不是韩寒的粉丝,不过他也没说错,读书无用论是教育本身一手造成的)。。。当然,这又是题外话了。

下篇聊聊频率和加速度。谢谢阅读。

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