学习数学?像漫画家一样思考。

漫画家必备的技能是什么?绘画能力?幽默感?深不见底的童年创伤?

我会说,是简化的眼光,捕捉想法的本质。

例如,假设我们想要理解 Ed O’Neill:

ed oneill original

一个刻板的艺术家可能会这样描绘他:

realistic image

虽然技术技巧令人印象深刻,但它真的捕捉到了这个人的本质吗?尤其看看他的眼睛。

一个 漫画家可能会画这个:

cartoon image

哇!漫画家认识到:

  • 他头部的独特形状。从技术上讲,他的头是椭圆形,和你的一样。但不知何故,把他的下巴画得比头部其他部分更宽是完美的。

  • 瞪大的眼睛和困惑的表情。他眼睛的眼白、扬起的眉毛、噘起的嘴唇——漫画家看到了并放大了内心的情感。

那么,谁真正“理解了”?似乎技术艺术家更担心他眼睛的阴影,而不是它们所传达的信息。

数字始于漫画

想想最初的数字,计数系统:

I, II, III, IIII …

那些……是图画!漫画!思想的夸张表现!

它们捕捉到了“存在”或“拥有某物”的本质,而不涉及它所代表的具体内容。

穴居会计奥格可能尝试画单个的火柴人、水牛、树等等。最终他可能意识到一个捷径:画一条线并称之为一头水牛。这捕捉到了“有东西在那里”的本质,剩下的由我们的想象力完成。

数学是一个将想法简化到其漫画本质的持续过程。即使是心爱的等号(=)最初也是两条相同线条的图画,现在我们可以写“3 + 5 = 8”而不是“三加五等于八”。好多了,对吧?

所以让我们成为漫画家,看到一个想法——真正捕捉它——而不被困在技术模仿中。完美的复制品会到来 在……之后 我们已经看到了本质。

技术正确:最糟糕的正确

我们都同意乘法会使数字变大,对吧?

好的。挑选你最喜欢的数字。现在,把它乘以一个随机数。会发生什么?

  • 如果那个随机数是负数,你的数就变为负数
  • 如果那个随机数在0和1之间,你的数就被消灭或变得更小
  • 如果那个随机数大于1,你的数就会变得更大

嗯。似乎乘法更有可能 减少 一个数字。也许我们应该教孩子“乘法通常会减小原数。”这将避免他们以后犯错误。

不!这在技术上是正确的,但在现实生活中是可怕的教学方式,会让他们更加困惑。如果这样技术正确但实际糟糕的行为 乘法 是误导性的,你能想象当我们学习更高级数学的正式定义时会发生什么吗?

有人担心如果不预先提供每一个细节,人们会产生错误印象。但我认为,人们正是产生错误印象 因为 你一开始就提供了所有细节。

正如George Box所写:“所有模型都是错的,但有些是有用的。”

一种有意识的有限理解(“乘法使数字变大”)是达到更细致理解的立足点。(“人们通常乘以大于1的正数,所以乘法使结果变大。让我们练习一下。之后,我们会探讨如果数字为负数或小于1会发生什么。”)

要点

我通过将数学概念简化为其本质来理解它们:

  • 虚数(Imaginary numbers) 让我们旋转数字。不要从定义...开始 作为-1的平方根。展示如果负数代表180度旋转,虚数(imaginary numbers)如何代表90度旋转。

  • 自然常数 e 是一个尽可能快增长的小机器。不要从基于极限(limit)的晦涩技术定义开始。展示当我们以越来越高的频率复利时会发生什么。

  • 勾股定理 解释所有形状的行为(不仅仅是三角形)。不要急于拿出特定于三角形的几何证明。看看圆、正方形和三角形的共同点,并展示这个想法适用于任何形状。

  • 欧拉公式(Euler's Formula) 形成圆形路径。不要从分析正弦和余弦开始。看看指数(exponent)和虚数(imaginary numbers)如何产生“连续旋转”,即一个圆。

避免有愧的专家的陷阱,他们被迫用照片级逼真度描述每个细节。做一个漫画家,寻求夸张、过度简化、然而 准确的 想法的本质。

数学愉快。

附注:这是我的 速查表 充满了数学思想的“卡通化”描述。

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