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大學裡數學與應用數學專業

教育 更新时间:2024-10-15 00:24:51

對于大多數中國考生來說,高考無疑是很重要的一場考試。接踵而來的填報志願無疑也是很讓人頭疼的一件事,我聽過的大多數說法就是,對大學專業不夠了解,要麼聽從父母的安排,要麼按照自己的意願來報了。至于我呢,當時差點要去學中醫了,但後來還是選擇了數學(單純地以為自己高中數學還不錯)。筆者(現就讀于四川大學數學學院)即将畢業,接下來便是要讀研。寫這篇文章的初衷就是向大家系統地介紹這一專業。

總體大緻的結構圖如下所示(嘻嘻,自己手寫的,有點醜):

大學裡數學與應用數學專業(大學數學專業概述及其分類)1

有人說,數學就是我們現實世界的極限。我覺得挺有道理的。數學作為一級學科,按照學科分為以下五類二級學科:

  • 基礎數學
  • 運籌學與控制論
  • 概率論與數理統計
  • 計算數學
  • 應用數學

基礎數學,顧名思義,自然是研究比較基礎的數學,往大了說,“哥德巴赫猜想”,“黎曼猜想”,“龐加萊猜想”這些都是它包含的内容,總而言之,它相比應用型的數學就顯得不那麼應用了。往小了說,比如微分流形,微分幾何,代數拓撲等等都算是基礎數學的入門了(吓出一身冷汗)。傳統意義上,它又具體地分為

  • 代數
  • 幾何
  • 分析
  • 數論
  • 拓撲

而後又衍生出了

  • 代數幾何
  • 代數拓撲
  • 微分幾何
  • 微分流形

等等很多學科。

總之,基礎數學很基礎,換言之,在現實生活中的意義暫時沒有應用型數學那麼廣泛,用外行人常說的一個段子來說就是“給數學家一支筆,一袋紙就可以做研究了”。

相比基礎數學而言,運籌學與控制論就很應用了,往往是優化問題,針對于實際問題而言,特别是數學建模,其中涉及優化問題的算法,求解,收斂率分析等等。比較著名的就是《美麗心靈》中的約翰·納什的博弈論,完全是與其他領域相關聯,比如社會經濟,金融以及軍事等。它們以數學和計算機為主要工具,從系統和信息處理的觀點出發,對各個領域的系統進行建模、分析、規劃、設計、控制以及優化問題。

到了近幾十年,比較熱的當屬随機優化與控制,顯而易見,随機的東西更能代表我們的現實世界。當然,随機優化在金融領域有着特别重要的應用。

提到随機的東西,大家就會想到随機變量,對的,就是概率論與數理統計的内容。數學的公理化體系是所有後來數學學科的基石。概率論這個學科一開始來源于賭博,後來經過一定的發展,在蘇聯大數學家kolmogoroff的公理化體系下,得到了前所未有的發展(雖然還是并不被主流的數學太認可)。在數學上,有這樣一個鄙視鍊:基礎的歧視概率的,概率的歧視統計金融的。哈哈哈哈,開個小玩笑。

至此,大家或許已經感受到了如果想要在很多領域做得比較好的工作,離不開比較高深的數學。而且數學的學科之間并不是孤立無援,而是相輔相成。當然數學與其他學科的聯系也很緊密,尤其當屬計算數學與計算機密切相關。計算數學當屬于兩門學科的結合,當然,在數學這部分,要求你具備比較強的理論能力,在現實生活中,我們很難得到精确地解,那麼隻能求解近似解,來逼近精确解,如何操作,這就是計算數學的内容之一了。

所以說學好大學數學的基礎課程對于個人發展的作用不可限量。這裡那我們學校來舉例。

大一學期:

  • 數學分析
  • 高等代數
  • 解析幾何
  • 初等數論
  • 抽象代數(初級)

大二學期:

  • 概率論基礎
  • 數理統計
  • 複變函數
  • 實變函數
  • 一般拓撲學
  • 常微分方程
  • 數學建模

大三學期(專業分流,我選擇的是統計):

  • 泛函分析
  • 随機過程
  • 時間序列分析
  • 多元統計分析
  • 蒙特卡羅
  • 統計計算
  • 線性模型
  • 生存分析

大四學期(基本沒課):

  • 矩陣論

大概就是以上這些,我覺得課程設置唯一的不足就是前兩年都很基礎,後面的都比較應用,而且後面的都需要學習軟件,這裡列一些統計學常用的軟件:

  • R語言(開源的語言,有流行化的趨勢)
  • SAS(以前用的多,不開源,漸漸被抛棄)
  • SPSS(經濟學類、醫學類用的較多,偏“文科類”統計)
  • Python(新起之秀,在人工智能、數據挖掘等方面越來越火)

綜上,數學作為一個龐大的學科,重要性不言而喻,筆者對于各位的建議是學好數學,走遍天下。以上是第一期内容,如果大家喜歡的話,希望大家點贊、收藏、關注,後面我會繼續給大家分享優質而實用的幹貨。也可以關注我的專欄。下期見!

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