从小到大,咱们学了这么多数学,究竟都学了哪些数学,数学都包含哪些分支或模块。我们今天来梳理梳理。
一、中小学阶段 1. 校内课本 (1)小学数学
算术:整数、分数、小数、四则运算、比例、百分数、基础应用题
初等直观几何:平面图形、立体图形,周长/面积/体积(无严格公理证明)
基础统计:图表、平均数
趣味逻辑、简单计数(组合启蒙)
(2)初中数学
代数:整式分式根式;一元/二元方程、一元二次方程;不等式;一次/反比例/二次函数
欧氏平面几何:公理体系,全等、相似、圆,几何证明
统计与概率初步
(3)高中数学
代数:集合、逻辑;指数/对数/三角函数;数列;不等式;复数;向量
解析几何:坐标系+代数方程研究几何(直线、圆、圆锥曲线)
空间欧氏几何:空间点线面、几何体、空间向量
概率统计:古典概型、随机变量、期望、抽样
1. 中学竞赛(奥数四大模块:代数、几何、数论、组合)
代数:多项式、不等式、数列、复数、函数方程
几何:以平面欧氏几何为主(梅涅劳斯、塞瓦、圆幂等拓展定理);少量立体几何;解析几何一般归入代数
数论:质数合数、整除、同余、不定方程、欧拉/费马小定理
组合:计数原理、容斥原理、组合不等式、图论初步、存在性证明
二、大学本科 1. 通识数学课(工科/经管通用)
高等数学(微积分):极限、导数、积分、级数、常微分方程初步(重计算,弱化证明)
线性代数:矩阵、行列式、线性方程组、特征值、二次型
概率论与数理统计:随机变量、概率分布、大数定律;参数估计、假设检验
2. 数学专业核心基础(纯数学三大基石:分析、代数、几何)
数学分析:严谨版本微积分,夯实分析证明基础
高等代数:严谨版本线性代数
大学解析几何:空间曲线、二次曲面,衔接高代与微分几何
3. 数学专业必修专业课
常微分方程(ODE):单自变量微分方程
抽象代数(近世代数):群、环、域
复变函数:复数域上的微积分(属于分析分支)
4. 本科进阶选修
实变函数(实分析):测度、勒贝格积分,现代概率论基础
泛函分析:无穷维线性空间,偏微分方程、量子力学基础
点集拓扑:研究连续性,不依赖距离
微分几何:用微积分研究曲线、曲面,曲率
偏微分方程(PDE):多自变量微分方程
数值分析(计算数学):数值近似求解方程、积分,计算机数学
初等数论:竞赛数论的严谨系统化版本
5. 计算机专业:离散数学(打包课程,不是一级数学分支)
数理逻辑、集合论、组合数学、图论、代数系统
三、研究生及高阶现代数学(一级大分支) 1. 分析方向 Analysis
数学分析、实分析、复分析、泛函分析、调和分析、偏微分方程PDE
2. 代数方向 Algebra
抽象代数、交换代数、同调代数
3. 几何与拓扑 Geometry & Topology
微分几何、代数几何、低维拓扑
4. 数论 Number Theory
初等数论、解析数论、代数数论(现代数学独立大分支)
5. 组合数学 Combinatorics
极值组合、组合设计、图论、拉姆齐理论
6. 概率与随机过程 Probability
随机过程、鞅理论;常和分析、PDE交叉
7. 应用数学 Applied Math
运筹学、优化理论、计算数学、金融数学、生物数学;博弈论归入运筹
8. 数理逻辑 & 数学基础
集合论、模型论、证明论;研究数学本身的底层逻辑
四、补充辨析(易混概念)
1. 欧氏几何:公理推理,不使用坐标;分为平面欧氏几何、空间欧氏几何;中学竞赛几何就是平面欧氏几何
2. 解析几何:坐标法,用代数计算几何,不属于欧氏几何
3. 离散数学:课程打包名词,不是现代数学一级分支;内部包含组合、图论、数理逻辑
4. 数论:中学竞赛里是单独模块;现代数学是独立大分支,大量借用代数工具
最后借用冯诺依曼的一句话结束吧, 年轻人,在数学里,你无法真正理解事物,你只是慢慢习惯它们。
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