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工科生對數學的把握程度要多深?

2018-06-10科學

我講講自己的看法。

我讀過的數學是【高等數學】和【工程數學】,讀過的物理是【普通物理】,讀過的化學是【普通化學】。出於好奇,自己學習了【數學分析】,才開頭,就發現【高等數學】與【數學分析】有著本質的不同:前者偏於實際運用,後者偏於理論研究。

另外,工程數學中的復變函數無疑是最重要的,電學裏許多知識都要用到復變函數。然而,要把復變函數的所有知識都弄通,恐怕非得上數學專業課才行。

走進工作崗位後,才發現在工作中真正需要熟練掌握的數學知識其實並不多,更多的是對常用數學知識的靈活巧用。

例如我們在設計一款電力儀表,我們期望能進行諧波分析,為此我們必須讓模數轉換器的采樣頻率滿足要求,還要用傅立葉分析方法來解析數據,以得到某次諧波的占有率。在這裏,復變函數、傅立葉分析、相量分析法都出現了。同時,我們會看到,我們如何采集這些電流資訊,又如何編寫微控制器的程式來實作上述計算,會比這些數學方法更為重要。

由此我們認識到,數學只不過是我們分析問題的工具而已。我們的專業知識遠比數學的證明和解析更為重要。

我們再來看一個很有趣的例子:

我們知道,直流電弧滅弧過電壓的方程式為:

U_{g.max}=E-L\frac{dI_h}{dt}|_{I_h\rightarrow 0}

這個式子很簡單,等號右邊就是電源電動勢E減去電感的反向電動勢而已。從數學的觀點來看,幾乎不值一提。但從電學的觀點來看,它告訴我們直流電弧過電壓與電感量密切相關,與電流趨向於零的速度也密切相關。電感量越大,電流趨於零的速度越快,系統過電壓就越嚴重。

可見,這個式子的電學意義遠遠超過它的數學意義。

所以,對於工科生而言,數學知識夠用就可以了,不要過分追求徹底理解。否則,真的是撿了芝麻丟了西瓜。

當然,如果對數學有特殊興趣,並且願意為之付出時間和精力,當然也是可行的。

我個人解決數學問題的方法是利用數學手冊。用到時迅速翻閱一下,就能知曉某項數學知識的來龍去脈,以及運用方法。

我的【數學手冊】如下:

這兩本差不多,區別不是很大。