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微积分的思维方式

 阿里山图书馆 2023-09-17

    最近看刘润的书提到吴军老师解释的数学思维,找到吴军的数学通识讲义,对微积分的描述很有启发,无论是对工作还是让儿子理解学习规律都很有帮助,摘录整理一下。

      很多人一听到“微积分”,就想起那些复杂的微分方程、积分方程, 就会头疼。其实微积分的思维方式其实特别简单。大部分人认为微积分牛顿发明的,当然这儿有个争议,也有说是莱布尼兹发明的。其实在牛顿以前,人们对速度这些变量的了解,仅限于平均值的层面。但是,每个瞬间的速度,我们并不了解。于是,牛顿就发明了微分,用“无穷小”这种概念来帮助我们把握瞬间的规律。而积分与微分正好相反,它反映的是瞬间变量的积累效应。 

       那么,到底什么是微积分?我举个简单的例子。一个物体静止不动,你推它一把,会瞬间产生 一个加速度。但有了加速度,并不会瞬间产生速度。当加速度累积一段时间后,才会产生速度。而有了速度,并不会瞬间产生位移。当速度累积一段时间后,才会有位移。宏观上,我们看到的是位移;微观上,整个过程是从加速度开始累积的——加速度累积,变成速度;速度累积,变成位移。这就是积分。反过来说,物体之所以会有位移,是因为速度经过了一段时间的累积。而物体之所以会有速度,是因为加速度经过了一段时间的累积。位移(相对于时间)的一阶导数,是速度。而速度(相对于时间)的一阶导数,是加速度。而位移的导数,就是从宏观回到微观,去观察它“瞬间”的速度,这就是微分。 

       微积分对我们的日常生活到底有什么用呢? 

1. 认识积分的累积效应

    在生活中,积分思想的本质是要从动态变化来看累积效应。加速度累积,变成速度;速度累积,变成位移。其实人也是一样。你今天晚上努力学习了,但是一晚上的努力,并不会直接变成你的能 力。你的努力,得累积一段时间,才会变成你的能力。而你有了能力, 并不会马上做出成绩。你的能力,得累积一段时间,才会变成你的成绩。而你有了一次成绩,并不会马上得到领导的赏识。你的成绩,得累积一段时间,才会使你得到领导的赏识。从努力到能力,到成绩,到赏识,是有一个积分的过程,有一个累积效应。 简单说,能力是努力的积分,成绩是能力的积分,认可是成绩的积分。

2. 认识积分的滞后效应

      凡是需要通过积分获得的能量,能力,它的结果都会滞后于瞬间变化,有时还要经过相当长的时间滞后才能察觉。而一旦被大家都察觉后,要逆转这个趋势是非常难的(惯性理论)。

      当我们觉得自己了不起了,开始飘飘然了,停止努力了, 我们的能 力并不会马上跟着下降。可能过了三四个月,能力的下降才会慢慢显示出来,他会发现做事情不像以前那么得心应手了。当我们没有做好一些事情,慢慢累积下来,闯了祸再想扭转局面,为时已晚。 

      人的一个很大软点就在于我们开始努力的一瞬间,就指望马上看到结果,得到周围人的认可,而忘了累积效应。如果得不到别人的肯定,就觉得世界对他不公平,当他开始松懈下来的时候,一开始也不会就出问题,问题是逐渐暴露出来。大部分人都只会认为自己只是某件事没有做好,而不会反思其实很早就埋下了问题的种子。

      微积分的思维方式,从本质上来说,就是用动态的眼光看问题。一 件事情的结果,并不是瞬间产生的,而是长期以来的积累效应造成的。出了问题,不要只看当时那个瞬间,你只有从宏观一直追溯(求导)到 微观,才能找到问题的根源所在。而如果你理解了微积分的思维方式,能够用动态的眼光来看问题,你就会慢慢体会到,努力需要很长时间才会得到认可;你就会拥有一个 平衡的心态,避免犯这样的错误。

      学校学习也是同样的道理,平时认认真真学习积累到一定程度就会体现在阶段性成绩上,但达到一定高度,如果有所懈怠,慢慢就会降下来。始终有个加速度,这样学习会越学越轻松。

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