我國著名的數學家華羅庚,到底有啥貢獻?大部分中國人都不知道

2020-11-28 方圓文史

提起華羅庚先生,我們都不陌生了,都知道他是我國著名的數學家,但絕大部分中國人都不知道華先生的貢獻在哪裡,我們大多數人只記住了他的「優選法」,當然,之所以會記住它,主要是因為在很多工業生產中都用到了這種方法!

但其實除了「優選法」之外,華羅庚先生在數學領域的貢獻還有很多,比如他在數論、矩陣幾何學等方面都有很多貢獻。

不過想要將他的貢獻都說清楚並不是一件容易的事情,筆者也不是學數學的,因此對於一些專業問題總是丈二和尚摸不著頭腦,所以我們就不討論華先生的其他貢獻,就來談一下「優選法」!

什麼是「優選法」

所謂「優選法」,簡單來說就是用最少的實驗次數來找出最優的解

為了便於大家理解,我們簡單舉個例子,比如我們在蒸饅頭的時候,首先要做的就是確定面和鹼的比例。而在你不知道配比的情況下,你只能一點點去嘗試,但是這樣一來,實驗的次數就多了,效率並不高。因此我們希望的是能夠只實驗兩三次就能找到問題的解!

於是這個時候,我們就能用到華先生提出的「優選法」了!

當然,我們要明確的一點是,「優選法」的原理是基於「黃金分割」,因此華先生也稱它為「0.618法」。簡單解釋一下,所謂黃金分割,指的就是:將一個整體一分為二,較大部分與整體部分的比值等於較小部分與較大部分的比值,其比值約為0.618。

在熟悉這一概念之後,我們再來假設影響蒸饅頭的變量只有一個,即鹼的多少

當我們假設一公斤的麵粉,需要放鹼的數量在0—10克之間,其精度在0.1克,因此一點不能多,一點也不能少。根據優選法,我們第一次試驗取黃金分割點,也就是在0-10克之間取6.18克的位置。當我們發現這個位置的量太多了,則又須在0-6.18克之間找新的黃金分割點。

換算一下,0-6.18克之間的黃金分割點為3.82克(計算過程忽略),我們在兩次的黃金分割點,即6.18克和3.82克中找一個中間點,也就是5.0克。這也就是說,5.0克就成了兩次黃金分割點的對稱點。

看到這裡你也許就會說了:「這不廢話嗎?0-10的中間點不就是5嗎?」

其實不然,我們這裡只是舉了一個簡單的例子而已,而且變量是唯一的,但在實際問題中,不可能只考慮一個變量。而我們所要掌握的,是如何運用數學知識去解決現實問題。

「優選法」的運用

我們都知道,在現實生活中,有很多問題都可以歸結為數學上的最優化問題,比如我們要去某地旅遊,選擇怎樣的出行方式比較划算,性價比最高,去玩幾天合適等等,都是最優化的表現。

不過在很多時候,決定好壞的因素並不只有一個,衡量的標準也都不盡相同,因此很多看起來優化的問題,但在實際設計中卻顯得非常複雜。

當然,如果你是一個數學大師,那你自然可以將其轉化成數學模型進行求解,但對於我們大部分人來說,卻不能做到這一點,我們所希望的是只需要掌握幾條簡單的步驟就能做出解答。

而華羅庚先生提出的優選法,就很好地做到了這一點。

在上世紀七十年代,華羅庚先生出版了《優選法平話》,後來又做了相應的補充。如果你讀過這兩本書的話,會發現,書中並不是什麼高深莫測的數學模型和理論,而全是用通俗易懂的語言和生活案例對優選法的原理進行了描述,即便是只有初中文憑的工人,也都能學以致用。

所以我們會發現,在我們了解這一方法之後,很多場景之下都會有意無意用到它。比如我們在拍照的時候,就會無意間用到黃金分割點,至於其他情境下的運用就更多了。

所以相對於那些以研究復發理論而標榜自己是數學家的人,我還是比較喜歡華羅庚先生,因為他既能研究複雜的理論問題,還能切實關注到一些現實問題,並將其簡化,讓更多人都能運用。

畢竟數學的魅力,並非是它那複雜難懂的公式和圖形,而是它能夠幫助我們在實際生活中的運用。這也才是我們學習和研究數學的真正意義所在。

看到這裡,也許你就會說了:「我又不從事數學研究工作,只需要懂基本的加減法不就行了?為何在上學的時候還要學很多複雜的數學知識呢?」

實際上,學習數學就是在訓練我們的邏輯思維能力,也就是思考問題的能力,怎麼理解呢?

就好像我們上文說到的「優選法」一樣。很多事情確實能憑藉經驗來做出判斷,但當你對一件事物並不了解時,想要獲得最優的選擇,運用數學邏輯就會變得非常容易。因此學會數學運用就非常重要了!

現在我們有些孩子在數學上存在偏科的情況,數學成績一直提不高,其實這並不是笨,而是沒有掌握方法,沒有對數學產生興趣。在面對複雜的數學公式和定理時,腦袋就大,更別說還要去理解記憶了。時間一久,自然而然就對數學產生了排斥感!

所以如何讓孩子對數學產生興趣,主動願意去學數學就顯得尤為重要了。

今天我給大家推薦劉薰宇老師的一套書——《給孩子的數學三書》;這套書一共有三本:《馬先生談算學》、《數學趣味》和《數學的園地》;

本套書的作者劉薰宇,是我國著名的數學家,早年間留學於巴黎大學研究數學,回國後先後擔任過西南聯大、復旦大學和多所著名中學的數學教師或校長。

此外,劉薰宇先生還參與編寫了我國首套的中小學數學教材,現在所通用的中小學數學教材,就是在他的基礎上加以編輯整理的,因此他也被稱為是「新中國中小學數學教材之父」。

而本套書,則是他經典的數學科普之作,對於激發孩子學習數學興趣很有幫助。

這套書原價118元,現在活動價僅售45.8元(還可以領券),相當於一本書15元,也就一頓飯錢。花一頓飯錢就可幫助孩子提高學習數學的興趣,何樂而不為呢?

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