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離散數學16個公式

生活 更新时间:2025-02-23 00:21:07

打發業餘時間的方法有很多,追劇的、看小說的、練書法的、學跳舞的……,不過我從來沒見過業餘時間學數學的。這是因為學數學的大腦中樞是人的痛苦中樞,大腦在處理數字和感受針刺是同一片區域,所以有的人學數學就頭痛,這導緻他們對數學産生天生逃避反應。越逃避,自然就越難學。不過今天老郭想用一種比較溫柔的方式,以離散量和連續量為例,療愈這種數學頭痛。

離散數學16個公式(老郭帶你學數學)1

一、多少個和多少

我們可以說書架上有多少本書,但不能說杯子裡有多少個水,對于水隻能說多少而不能說多少個,因此多少個和多少的意義是不一樣的。

書是分離、獨立存在的,數學上把很多這樣的分離的物體的集合叫做集,我們在數數目的時候,回答的時候要帶上單位,比如書的單位是本,蘋果則是個,羊可以用隻等等,這類東西就稱作離散量

與這些帶單位的離散量相比,測量有多少水這樣的量就稱作連續量。因為杯子裡的水不是一個個分離的,而是連續變化的(不考慮物質的可分性)。不論杯子裡的水分到多麼微量也是水,不改變。把兩杯水倒入同一個大杯中,是一大杯水,也沒有接縫。像水這樣能夠自由地分開和結合的東西就被稱為連續量

離散數學16個公式(老郭帶你學數學)2

二、離散量和連續量的轉換

在生活中離散量和連續量也不是絕對的。我的母親跟我說過這樣一件事,當年自然災害的時候(1962年),家裡有一小碗黃豆,可是全家有8口人,不夠分,姥姥吧黃豆做成了豆漿,這樣所有人就都能吃到黃豆了。姥姥把離散量的黃豆,變成了連續量的豆漿,從而解決了分黃豆的難題。

就像姥姥分黃豆這個例子那樣,數學中的離散量和連續量概念是随着人類進化過程,在生産和生活中自然形成的。像摘果子這種,有自然數1、2、3……就夠了,但如果是一個部落有30人,出去打了1頭牛,7隻羊這種情況,就需要把離散的量變成連續的量才好分。

離散數學16個公式(老郭帶你學數學)3

三、連續量的測量

是不是感覺回到了老郭擅長的物理啊,事實上,數學是一種抽象的思維方法,當然也包含着對物理操作的抽象。如前文所說的,那些離散的量,我們對其的操作是數(讀屬),而對于連續量,我們就需要進行測量。

比如随便抓兩把黃豆比較那邊的多,就可以找來兩隻碗,分别一個個放入黃豆,最後那邊有剩餘那邊就多。但對于不可以數的連續量就不能這樣操作了。比如比較兩個人的身高,你可以讓他們站在一起,誰的個頭高一眼就能看出來。但如果是比較兩個樓盤中的兩棟樓,就不能把它們湊一塊比較。

離散數學16個公式(老郭帶你學數學)4

既然不能直接比較,自然就産生了間接比較的需要,出于間接比較的需要,就産生了單位。比如長度、時間、質量都是如此。随着不同地區的人大範圍的比較需要,就産生了對于最基本的度量單位進行統一的需要,這種情況在中國秦朝的時候就出現了,叫做統一度量衡。

以測量距離為例,有一張弓的射程是150步,你自然會想到的是,把射程分割成150份,這裡面的“步”就是最基本的測量單位,所以說測量離不開分割,連續量的測量,就是要把連續量分割成離散量進行數數後的比較。

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四、連續量的表示方法

還是以前面那張弓為例,測量實際射出去的箭的射程會發現,每次發射,射程都不是在精确的150步,可能會遠一點,也有可能會近一點。那麼差的那點怎麼辦呢?其實也好辦,就是找來一根繩子長度等于标準步長的繩子。

通過折疊繩子使得折疊後的長度剛好等于差的那點距離就可以了。如果繩子被折成7折,那麼這張弓本次發射的距離可以是150右1/7步或者是149右6/7步。很顯然,用這樣方法得到的是一個用分數來表達的連續量。

離散數學16個公式(老郭帶你學數學)6

然而,用分數來表達一個連續量并不直觀。回憶一下初中數學中我們學到的實數軸,就是一根标記有零點、正方向、兩端無限延伸的直線。由于直線是連續的,可以無限細分下去的,這樣就是不論多少都能分割。

而直線上點的位置,可以用小數來表示。比如身高是176厘米,可以表示成1.76米。用這樣的表示方法,别說是比較兩個樓盤中樓宇的高度,就是去比較兩個星球上山峰的高度也行。同樣的,所有的連續量都可以用這樣的數軸來表示,或者用它在數軸上的坐标(數字)來表示。

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結束語

相信您看到這裡應該明白了,數學中的離散量和連續量是真實存在的,它們是具有離散性質和連續性質的所有物體的高度抽象。希望看完本篇文章的您,能多少療愈一些數學逃避反應,也祝您能在數學的海洋中——乘風破浪。

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