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数学基础

作者:@zgq354, @ColinDowney

数学对于计算机的重要基石 —— 计算机科学理论基础的方方面面,都建立在扎实的数学基础之上,比如现在许多热门的人工智能算法,其底层的原理都少不了线性代数、概率论和微积分等数学理论的支撑。学好数学有助于你在一个比较抽象的视角去对问题抽丝剥茧,直击要害。

数学的出发点

世界存在有许多客观规律,对应着一些固定的「模式」,数学也是一种针对「模式」的学科,一方面是模式的理解,寻找模式,表示模式,应用模式,以及处理与共情和换位思考的关系。

参考《数学是理解万物之源》,用许多生动形象的例子,介绍了数学最最本质的特性:

  1. 【TED演讲】数学是理解万物之源_哔哩哔哩_bilibili
  2. Roger Antonsen: Math is the hidden secret to understanding the world | TED Talk

数学的基本概念

可以参考 R·柯朗 的书《什么是数学》。

摘自豆瓣的简介:

既是为初学者也是为专家,既是为学生也是为教师,既是为哲学家也是为工程师而写的。它是一本世界著名的数学科普读物。书中搜集了许多经典的数学珍品,给出了数学世界的一组有趣的、深入浅出的图画,对整个数学领域中的基本概念与方法,做了精深而生动的阐述。

相关的讨论:

数学的应用

可以参考吴军博士《数学之美》的系列文章。

《数学之美》,作者吴军博士,原本为载于谷歌黑板报的系列文章。这一系列文章阐释了数学在各个方面的应用,尤其侧重计算机、网络相关的领域,领略各种数学的成果带来的巨大力量。

谷歌黑板报原载博文:

大学计算机的数学

数学概念浩如烟海,有个名为 “数学的深渊” 的图可以帮助你建立一个直观,若不加选择就投入其中,容易陷入深渊而无法自拔,所以我们只能从中根据需要去学,也需要前人的经验少走些弯路。

  1. 信息论
  2. 微积分
  3. 线性代数
  4. 离散数学(数理逻辑、集合论、数论、图论等等)
  5. 概率论

除了这些,还可能需要结合你在对应课程的实际依赖,针对性学习对应的数学理论。

数学的学习

正如《数学是理解万物之源》所提到,数学在于模式(pattern),学习数学,关键也就在于让这样的模式在大脑中变成直觉,形成通路。

大致可以从这几点着手:

  1. 保持内心平静专注,留出大块时间,拒绝碎片化(可考虑番茄工作法,相关软件:番茄ToDoForest
  2. 通过做题,训练大脑对这些模式的直觉反应,有很多东西只能依赖抽象,难有现实的类比,这也是数学最挑战的地方
  3. 应用“费曼技巧”,多尝试转换角度去表述学过的东西,多走走、多看看,打开脑洞

数学的学习对课程的依赖,可以借助课程去对抽象概念建立感性的印象。感性的认识有助于理解一个抽象的概念。结合 @ColinDowney 的经验,她在听 MIT 18.06 线性代数课程时有一个比喻让她印象深刻:

逆矩阵的性质中,两个矩阵相乘的逆等于两个矩阵的逆反过来相乘。

(AB)1=B1A1(AB)^{-1}=B^{-1}A^{-1}

至于为什么是这样,老师的解释是:这就像你先穿袜子,再穿鞋。但是你得先脱鞋,才能脱袜子。

逆运算的性质一下子就变得清晰而感性了。

相关链接

  1. 0xFFFF 的数学节点 过往的一些讨论
  2. 数学与编程 - 0xFFFF
  3. 谷歌黑板报《数学之美》系列博文 - 0xFFFF
  4. 著名数学科普 3Blue1Brown,相关视频主页:YouTube哔哩哔哩
  5. 可汗学院,有许多很棒的数学与科学相关课程,打开视野
  6. 我在知乎学数学 - 知乎 知乎上的数学相关帖子合集