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工科生对数学的把握程度要多深?

2018-06-10科学

我讲讲自己的看法。

我读过的数学是【高等数学】和【工程数学】,读过的物理是【普通物理】,读过的化学是【普通化学】。出于好奇,自己学习了【数学分析】,才开头,就发现【高等数学】与【数学分析】有着本质的不同:前者偏于实际运用,后者偏于理论研究。

另外,工程数学中的复变函数无疑是最重要的,电学里许多知识都要用到复变函数。然而,要把复变函数的所有知识都弄通,恐怕非得上数学专业课才行。

走进工作岗位后,才发现在工作中真正需要熟练掌握的数学知识其实并不多,更多的是对常用数学知识的灵活巧用。

例如我们在设计一款电力仪表,我们期望能进行谐波分析,为此我们必须让模数转换器的采样频率满足要求,还要用傅立叶分析方法来解析数据,以得到某次谐波的占有率。在这里,复变函数、傅里叶分析、相量分析法都出现了。同时,我们会看到,我们如何采集这些电流信息,又如何编写单片机的程序来实现上述计算,会比这些数学方法更为重要。

由此我们认识到,数学只不过是我们分析问题的工具而已。我们的专业知识远比数学的证明和解析更为重要。

我们再来看一个很有趣的例子:

我们知道,直流电弧灭弧过电压的方程为:

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

这个式子很简单,等号右边就是电源电动势E减去电感的反向电动势而已。从数学的观点来看,几乎不值一提。但从电学的观点来看,它告诉我们直流电弧过电压与电感量密切相关,与电流趋向于零的速度也密切相关。电感量越大,电流趋于零的速度越快,系统过电压就越严重。

可见,这个式子的电学意义远远超过它的数学意义。

所以,对于工科生而言,数学知识够用就可以了,不要过分追求彻底理解。否则,真的是捡了芝麻丢了西瓜。

当然,如果对数学有特殊兴趣,并且愿意为之付出时间和精力,当然也是可行的。

我个人解决数学问题的方法是利用数学手册。用到时迅速翻阅一下,就能知晓某项数学知识的来龙去脉,以及运用方法。

我的【数学手册】如下:

这两本差不多,区别不是很大。