㈠ 中国古代数学与希腊数学各有什么特点
中国古代数学有着鲜明的特点。一,中国传统数学具有鲜明的社会性。中国传统数学最基本的特点是具有鲜明的社会性。通观中国古典数学着作的内容,几乎都与当时社会生活的实际需要有着密切的联系。二,是中国传统数学具有明显的政治经济导向。三,是中国传统数学注重形数结合、寓理于算,理论高度概括。
古希腊是个充满神话的国度,古希腊数学的特点也很神化,如下:一,希腊人将数学抽象化,使之成为一种科学,具有不可估量的意义和价值。希腊人坚持使用演绎证明,认识到只有用勿容置疑的演绎推理法才能获得真理。要获得真理就必须从真理出发,不能把靠不住的事实当作已知。从《几何原本》中的10个公理出发,可以得到相当多的定理和命题。 二,希腊人在数学内容方面的贡献主要是创立平面几何、立体几何、平面与球面三角、数论,推广了算术和代数,但只是初步的,尚有不足乃至错误;三,希腊人重视数学在美学上的意义,认为数学是一种美,是和谐、简单、明确以及有秩序的艺术;四,希腊人认为在数学中可以看到关于宇宙结构和设计的最终真理,使数学与自然界紧密联系起来,并认为宇宙是按数学规律设计的,并且能被人们所认识的。
㈡ 数学是什么意思
数学是人类对事物的抽象结构与模式进行严格描述的一种通用手段。
定义:
亚里士多德把数学定义为“数量数学”,这个定义直到18世纪。从19世纪开始,数学研究越来越严格,开始涉及与数量和量度无明确关系的群论和投影几轿察何等抽象主题,数学家和哲学家开始提出各种新的定义。这些定义中的一些强调了大量数学的演绎性质敏帆巧,一些强调了它的抽象性,一些强调数学中的某些话题。
即使在专业人士中,对数学的定义也没有达成共识。数学是否是艺术或科学,甚至没有一致意见。许多专业数学家对数学的定义不感兴趣,或者认为它是不可定义的。有些只是说,“数学是数学家做的。”
㈢ 中国传统数学是世界数学发展长河的一支不容忽视的源头,与西方数学相比,它有哪些重要特点
中国数学的特点和对世界的影响中国数学的特点
(1)以算法为中心,属于应用数学 中国数学不脱离社会生活与生产的实际,以解决实际问题为目标,数学研究是围绕建立算法与提高计算技术而展开的
(2)具有较强的社会性 中国传统数学文化中,数学被儒学家培养人的道德与技能的基本知识---六艺(礼、乐、射、御、书、数)之一,它的作用在于“通神明、顺性命,经世务、类万物”,所以中国传统数学总是被打上中国哲学与古代学术思想的烙印,往往与术数交织在一起 同时,数学教育与研究往往被封建政府所控制,唐宋时代的数学教育与科举制度、历代数学家往往是政府的天文官员,这些事例充分反映了这一性质
(3)寓理于算,理论高度概括 由于中国传统数学注重解决实际问题,而且因中国人综合、归纳思维的决定,所以中国传统数学不关心数学理论的形式化,但这并不意味中国传统仅停留在经验层次而无理论建树 其实中国数学的算法中蕴涵着建立这些算法的理论基础,中国数学家习惯把数学概念与方法建立在少数几个不证自明、形象直观的数学原理之上,如代数中的“率”的理论,平面几何中的“出入相补”原理,立体几何中的“阳马术”、曲面体理论中的“截面原理”(或称刘祖原理,即卡瓦列利原理)等等
中国数学对世界的影响 数学活动有两项基本工作----证明与计算,前者是由于接受了公理化(演绎化)数学文化传统,后者是由于接受了机械化(算法化)数学文化传统 在世界数学文化传统中,以欧几里得《几何原本》为代表的希腊数学,无疑是西方演绎数学传统的基础,而以《九章算术》为代表的中国数学无疑是东方算法化数学传统的基础,它们东西辉映,共同促进了世界数学文化的发展 中国数学通过丝绸之路传播到印度、阿拉伯地区,后来经阿拉伯人传入西方 而且在汉字文化圈内,一直影响着日本、朝鲜半岛、越南等亚洲国家的数学发展
㈣ 中国传统数学的主要特征是什么从哪些成就表现出来
这叫做幂。
幂指乘方运算的结果。n^m指将n自乘m次。把n^m看作乘方的结果,叫做n的m次幂。
其中,n称为底数,m称为指数(写成上标)。当不能用上标时,例如在编程语言或电子邮件中,通常写成n^m或n**m,亦可以用低德纳箭号表示法,写成n↑m,读作“n的m次方”。
当指数为1时,通常不写出来,因为那和底的数值一样;指数为2、3时,可以读作“n的平方”、“n的立方”。
n^m的意义亦可视为1×n×n×n...∶起始值1(乘法的单位元)乘底指数这麼多次。这样定义了后,很易想到如何一般化指!
㈤ 中国传统数学的主要特征是什么从哪些成就表现出来
数学是研究客观事物的空间形式与数量关系的科学。它不受任何时间和空间的限制,强烈地显现这一本质属性。然而,在古代各个时期不同的文化传统中,数学的表现形式往往也不尽相同,各自呈现出自己的特征。比如中国古典数学在表现形式、思维模式、与社会实际的关系、研究的中心以及发展的历程等许多方面与其他文化传统,特别是古希腊数学有较大的区别。
首先是其表现形式,这里主要指数学经典的着作形式。古希腊数学常常采取抽象的公理化的形式,而中国古典数学则是以术文统率例题的形式。两种不同的形式,代表着迥然不同的两种风格。这两种形式和风格同样可以阐发数学理论的基础。有人往往忽略了这一点,把中国古代数学着作笼统地概括成应用问题集的形式。只要仔细分析、比较一下数学着作本身,就不难发现这个结论是极不正确的。比如最重要的着作《九章算术》,它的九章中,方田、粟米、少广、商功、盈不足、方程六章的全部及衰分、均输、勾股三章的部分,要么先列出一个或几个例题,然后给出十分抽象的“术”;要么先列出十分抽象的“术”,然后给出若干例题。这里的“术”都是些公式或抽象的计算程序;前者的例题只有题目及答案,后者的例题则包括题目、答案与“术”。所谓“术”就是阐述各种算法及具体应用,类似于后世的细草。《九章算术》中只有约五分之一的部分,即衰分、均输、勾股三章的约50个题目,可以说是应用问题集的形式。由此就得出《九章算术》是一部应用问题集的结论是不恰当的,正确的提法应是术文统率例题的形式。后来的《孙子算经》等的主体应该说是应用问题集的形式,但把一些预备知识放到了卷首。宋元数学高潮中的着作,贾宪《黄帝九章算经细草》的抽象性更高于《九章算术》,其它着作由于算法更为复杂,算法的抽象性有时达不到《九章》的程度,但是也作了可贵的努力,如《数书九章》的“大衍总数术”及其核心“大衍求一术”就是同余式解法的总术;“正负开方术”用抽象的文字阐述了开四次方的方法后,又声明“后篇效此”,说明也是普遍方法。朱世杰的两部着作都把大量预备知识、算法放在卷首,《四元玉鉴》的卷首还载有天元术、二元术、三元术、四元术的解法范例。《测圆海镜》更是把“圆城图式”及后面要用到的定义、命题列入卷一的“识别杂记”。因此,总的说来,算法(术)是解应用题的关键,“术”自然就成为中国古代数学的核心。中国数学着作是以算法为核心,算法统率例题的形式。中国传统文化
其次是关于数学理论的研究。古希腊数学使用演绎推理,使数学知识形成了严谨的公理化体系。许多学者夸大了中国古算与古希腊数学的差别,认为中国古代数学成就只是经验的积累,没有推理,尤其是没有演绎推理。这是对中国古代数学缺乏起码了解的肤浅之见。遗憾的是,这种肤浅之见被某些科学泰斗所赞同而颇为流行,甚至成为论述现代科学没有在中国产生的出发点。诚然,中国古代数学与哲学结合得不像古希腊那么紧密,中国古代数学大家也不像古希腊数学大师那样大多是思想界的头面人物或思想流派的首领。一般说来,中国思想家对数学的兴趣远逊于古希腊的同仁,先秦诸子中即使数学修养最高的墨家,其数学成就也难望古希腊思想家的项背。同样,中国数学家,就整体而言,对数学理论研究的关注,也远不如古希腊数学家。比如,《九章算术》和许多数学着作对数学概念没有定义,许多数学问题的表述,并不严谨。这就要求读者必须站在作者的立场上,与作者共处于一个和谐的体系中,才能理解其内容,这或多或少也阻碍了数学理论的发展。硬说中国古代与古希腊同样重视数学理论研究,固然是不妥的。反之,说中国古代数学没有理论,没有推理,也是不符史实的。《周髀算经》记载,先秦数学家陈子在教诲荣方时,指出他之所以对某些数学原理不能理解,在于他“之于数未能通类”,他认为数学的“道术”,“言约而用博”,必须做到“能类以合类”。陈子大约处于《九章算术》编纂过程的初期。实际上,《九章》的编纂正是贯穿了“通类”、“类以合类”的思想。《九章算术》的作者把能用同一种数学方法解决的问题归于一类,提出共同的、抽象的“术”,如方田术、圆田术、今有术、衰分术、返衰术、少广术、开方术、盈不足术、均输术、方程术、勾股术等等,又将这些术及例题按其性质或应用分成方田、粟米、衰分、少广、商功、均输、盈不足、方程、勾股九类。刘徽进一步挖掘《九章》许多方法的内在联系,又将衰分术、均输术、方程新术等归结到今有术。刘徽正是通过“事类相推”,找出了各种方法的归宿,发现数学知识是“枝条虽分而同本干”,并“发自一端”的一株大树,形成了自己完整的数学理论体系。贾宪总结开方法,创造开方作法本源。杨辉总结出勾股生变十三名图,李冶探讨了各种容圆关系,给出600多条公式,也都是通过归纳、类比做到通类,进而“类以合类”,进行数学的理论概括。
通过“合类”,归纳出抽象的公式之后,将这些公式应用于解某些数学问题,实际上是从一般到特殊的演绎过程,这里要特别谈一下中国古代数学中有没有演绎推理的问题。大家知道,数学知识的获得,要通过类比、归纳、演绎各种推理途径,而证明一个数学命题的正确性,则必须依靠演绎推理。中国古代数学着作正是大量使用演绎推理。以中国古代最为发达的高次方程这一分支为例,刘徽、王孝通都提出了方程的推导过程,金元数学家更创造了设未知数列方程的天元术,李冶将用天元术列方程所需要的定理、公式大都在卷一的“识别杂记”中给出。刘徽、王孝通、秦九韶、李冶、朱世杰等推导高次方程的过程都是依靠演绎推理的,因而是正确的。至于刘徽用极限思想和无穷小分割对圆面积公式的证明,对锥体体积公式的证明;用出入相补原理对解勾股形诸公式的证明,对大量面积、体积公式的证明,对开方术的证明;利用齐同原理对方程术、盈不足术及许多算法的证明,都是演绎推理的典范。只要不带偏见,都会认识到刘徽在拓展数学知识时以归纳、类比为主,而在论证《九章算术》的公式、算法的正确性时,在批驳《九章算术》的某些错误时,则以演绎推理为主,从而把他自己掌握的数学知识建立在可靠的理论基础之上。
说数学研究与思想界结合得不密切,是就整体而言的,并不是说每个数学家都如此,比如刘徽就例外。他深受魏晋辩难之风的影响,他对《九章算术》“析理以辞,解体用图”,“析理”正是辩难之风的要件,刘徽析理的原则、析理的方法都是与当时辩难之风合拍的。当然,即使是刘徽对许多数学概念的探讨还没达到古希腊那么深入的地步。比如,刘徽将无穷小分割引入数学证明是前无古人的贡献,却从未考虑过潜无穷小与实无穷小的区别。不过,这未必是坏事。古希腊数学家无法圆满解决潜无限与实无限的问题,不得不把无穷小概念排除在数学研究之外,因此,他们在证明数学命题时,从未使用过极限思想和无穷小分割。刘徽则不然,他认为圆内接正多边形边数无限增多,最后必定“与圆周合体”,因此可以对与圆周合体的正多边形进行无穷小分割并求其面积之和;他认为对阳马与鳖臑组成的堑堵进行无穷分割,可以达到“微则无形”的地步;刘徽在极限思想的运用上远远超过了古希腊的同类思想,达到了文艺复兴前世界数学界的最高峰。古希腊数学家认为正方形的对角线与其边长没有公度,即与1没有公度,导致数学史上的第一次危机,使古希腊数学转向,把计算排除在数学之外,只注重空间形式的研究,因而在无理数面前束手无策。而刘徽、祖冲之等则不然,他们对“开之不尽”的“不可开”的数,敢于继续开方,“求其微数”,以十进分数无限逼近无理根的近似值。没有陷入哲学的争论,从数学计算的实际出发,使中国数学家能够绕过曾导致希腊数学改变航向或裹足不前的暗礁,在数学理论和实践上达到古希腊数学家所不曾达到的高度。
长于计算,以算法为中心,是中国古代数学的显着特点。古希腊数学只考虑数和形的性质,而不考虑具体数值。比如,他们很早就懂得,任何一个圆的周长与直径之比是个常数,但这个常数的数值,几百年无人问津,直到阿基米德才求出其值的范围。相反,中国古典数学几乎不研究离开数量关系的图形的性质,而通过切实可行的方法把实际问题化为一类数学模型,然后用一套程序化即机械化的算法求解。算经中的“术”全是计算公式与计算程序,或应用这些公式、程序的细草,所有的问题都要算出具体数值作为答案,即使几何问题,也要算出有关因素的长度、面积、体积。这就是几何方法与算法相结合,或几何问题的算法化。刘徽说:“以法相传,亦犹规矩、度量可得而共”(《九章算术注·序》),清楚地表达了中国古算形、数结合的特点。《九章算术》的开方术、方程术、盈不足术、衰分术、均输术,刘徽计算圆周率的割圆术、计算弧田面积近似值的方法,贾宪求贾宪三角各廉的增乘方法,贾宪开创而秦九韶使之完备的求高次方程正根的正负开方术,秦九韶的同余式解法,朱世杰的四元术,等等,都有相当复杂的计算程序。数学运算的程序化使复杂的计算问题易于掌握,即使不懂其数学原理,也可掌握其程序,于是产生了程序的辅助用表“立成”。上述这些程序都具有完全确定性、对一整类问题适用性及有效性等现代算法的三个特点。许多程序几乎可以一字不差地搬到现代电子计算机上实现。
先进的记数制度,强烈的位置值制是促成中国算法理论充分发展的重要因素。中国最早发明了十进位置值制记数法,这种记数法十分有利于加减乘除四则运算及分数、小数的表示。加之汉语中数字都是单音节,便于编成口诀,促成筹算乘除捷算法向口诀的转化。而筹算的使用使分离系数表示法成为顺理成章。线性方程组的分离系数表示法、开方式的记法、天元多项式、四元式的记法,实际上也是一种位置值制。未知数的幂次完全由其在表达式中的位置决定,而不必写出未知数本身,如开方式中,自上而下依次是“商”、“实”(常数项)、“方”(一次项)、“一廉”、“二廉”(二、三次项系数)……隅(最高次项系数)。天元式也是如此,只是因为运算中有正幂也有负幂,才需要在常数项旁标一“太”字,或在一次项旁标一“元”字,未知数幂次完全由与“太”或“元”的相对位置决定。这种表示法特别便于开方或加减乘除运算,尤其是用天元的幂次乘(或除),只要上下移动“太”或“元”字的位置即可。
数学理论密切联系实际,是中国古代数学的又一显着特征。不能把古算经的所有题目都看成日常生产生活的应用题,有些题目只是为了说明算法的例题,《九章算术》和《测圆海镜》中都有此类题目。但是,中国古算确实是以应用为目的的,这是与古希腊数学的显着区别之一。后者公开申明不以实际应用为目的,而是看成纯理念的精神活动,欧几里得几乎抹去了《几何原本》的实际来源的所有蛛丝马迹。而中国数学家却从不讳言研究数学的功利主义目的。自《汉书·律历志》到刘徽、秦九韶,都把数学的作用概括为“通神明”、“类万物”两个方面。这里神明的意义既可作神秘主义来理解,也可以看作说明物质世界的变化性质的范畴,或二者兼而有之。《九章算术》刘徽为其注没有任何神秘主义的成份,对通神明的作用也没作任何阐发,刘徽倒是明确指出了《九章算术》各章在实际生产生活中的应用范围:方田以御田畴界域,粟米以御交质变易,衰分以御贵贱禀税,少广以御积幂方圆,商功以御功程积实,均输以御远近劳费,盈不足以御隐杂互见,方程以御错糅正负,勾股以御高深广远,显然是“类万物”方面。秦九韶把“通神明”看作数学作用之大者,并且其理解是神秘主义与世界变化的性质二者兼而有之的,而把类万物、经世务看成数学作用之小者。尽管他表示要将数学“进之于道”,但他的数学研究实践使他感到对于大者仍“肤末于见”,而注重于小者,认识到“数术之传,以实为体”,因此“设为问答以拟于用”。他的《数书九章》除第一问外,大都是实际生活、生产及各种工程的应用题,反映南宋经济活动之翔实远胜于《九章算术》等着作对当时现实经济活动的反映。总之,中国数学密切联系实际,并在实际应用中得到发展。也许正因为有这个长处,中国数学从《九章算术》到宋元高潮,基本上坚持了唯物主义传统,未受到数字神秘主义的影响。明朝着作有一些神秘主义的东西,具有穿靴戴帽的性质,但仍不能改变以实际应用为目的这一总的特征。
统治者对数学的态度造成了中国与希腊数学不同的发展特点。古希腊统治者非常重视数学,造成希腊数学有很强的连续性、继承性。而中国古代的统治者,除个别者外,大都不重视数学。秦始皇统一中国,较为重视数学的墨家遭到镇压,汉朝以后独尊儒术,儒法合流,读经学礼,崇尚文史,成为一种社会风气。由于数学对国计民生的重大作用,统治阶级又不得不承认“算术亦六艺要事”(《颜氏家训·杂艺》),但却主张“可以兼明,不可以专业”(同上)。数学一直被视为“九九贱技”。刘徽哀叹“当今好之者寡”,(《九章算术注·序》)秦九韶说“后世学者鄙之不讲”,(《数书九章序》)李冶以大儒研究数学,自谓“其悯我者当百数,其笑我者当千数”。(《测圆海镜序》)刘徽所处之魏晋,秦、李所处之宋元,都是中国数学兴盛时期,尚且如此,何论其他!二十四史,林林总总,列入无数帝王将相,以及文学家、思想家,甚至烈女节妇,却没有为一个数学家立传,祖冲之、李冶有传,却是以文学家、名臣的身份入传的。社会的需要,以及世代数学家不计悯笑,刻苦钻研,自汉迄元,使中国数学登上了世界数坛的一个又一个高峰,然而中国数学的发展常常大起大落,艰难地前进。更使人觉得奇怪的是,高潮往往出现在战乱时期,如战国时期《九章算术》主要成就的奠基,魏晋南北朝数学理论的建立,宋辽金元筹算数学的高潮;相反,低谷往往出现在大一统的太平盛世,如唐、明两代,不仅数学建树甚少,甚至到了大数学家看不懂前代成果的可笑地步!这当然丝毫不意味着战乱、分裂比安定、统一更有利于数学的发展,而是因为战乱时期,儒家思想的统治地位往往受到冲击,社会思潮较为活跃,思想比较解放。同时由于战乱,读经入仕的道路被堵,知识分子稍稍能按自己的兴趣和社会的需求发挥自己的才智,所蕴藏的数学才能也得到较充分展示,致使处于夹缝中的数学研究状况反而比大一统的太平盛世更好一些罢了。
㈥ 数学是什么意思数学是什么意思啊
数学,其英文是mathematics,这是一个复数名词,“数学曾经是四门学科:算术、几何、天文学和音乐,处于一种比语法、修辞和辩证法这三门学科更高的地位。”
自古以来,多数人把数学看成是一种知识体系,是经过严密的逻辑推理而形成的系统化的理论知识总和,它既反映了人们对“现实世界的空间形式和数量关系(恩格斯)”的认识(恩格斯),又反映了人们对“可能的量的关系和形式”的认识。数学既可以来自现实世界的直接抽象,也可以来自人类思维的劳动创造。
从人类社会的发展史看,人们对数学本质特征的认识在不断变化和深化。“数学的根源在于普通的常识,最显着的例子是非负整数。"欧几里德的算术来源于普通常识中的非负整数,而且直到19世纪中叶,对于数的科学探索还停留在普通的常识,”另一个例子是几何中的相似性,“在个体发展中几何学甚至先于算术”,其“最早的征兆之一是相似性的知识,”相似性知识被发现得如此之早,“就象是大生的。”因此,19世纪以前,人们普遍认为数学是一门自然科学、经验科学,因为那时的数学与现实之间的联系非常密切,随着数学研究的不断深入,从19世纪中叶以后,数学是一门演绎科学的观点逐渐占据主导地位,这种观点在布尔巴基学派的研究中得到发展,他们认为数学是研究结构的科学,一切数学都建立在代数结构、序结构和拓扑结构这三种母结构之上。与这种观点相对应,从古希腊的柏拉图开始,许多人认为数学是研究模式的学问,数学家怀特海(A. N. Whiiehead,186----1947)在《数学与善》中说,“数学的本质特征就是:在从模式化的个体作抽象的过程中对模式进行研究,”数学对于理解模式和分析模式之间的关系,是最强有力的技术。”1931年,歌德尔(K,G0de1,1978)不完全性定理的证明,宣告了公理化逻辑演绎系统中存在的缺憾,这样,人们又想到了数学是经验科学的观点,着名数学家冯·诺伊曼就认为,数学兼有演绎科学和经验科学两种特性。
对于上述关于数学本质特征的看法,我们应当以历史的眼光来分析,实际上,对数本质特征的认识是随数学的发展而发展的。由于数学源于分配物品、计算时间、丈量土地和容积等实践,因而这时的数学对象(作为抽象思维的产物)与客观实在是非常接近的,人们能够很容易地找到数学概念的现实原型,这样,人们自然地认为数学是一种经验科学;随着数学研究的深入,非欧几何、抽象代数和集合论等的产生,特别是现代数学向抽象、多元、高维发展,人们的注意力集中在这些抽象对象上,数学与现实之间的距离越来越远,而且数学证明(作为一种演绎推理)在数学研究中占据了重要地位,因此,出现了认为数学是人类思维的自由创造物,是研究量的关系的科学,是研究抽象结构的理论,是关于模式的学问,等等观点。这些认识,既反映了人们对数学理解的深化,也是人们从不同侧面对数学进行认识的结果。正如有人所说的,“恩格斯的关于数学是研究现实世界的数量关系和空间形式的提法与布尔巴基的结构观点是不矛盾的,前者反映了数学的来源,后者反映了现代数学的水平,现代数学是一座由一系列抽象结构建成的大厦。”而关于数学是研究模式的学问的说法,则是从数学的抽象过程和抽象水平的角度对数学本质特征的阐释,另外,从思想根源上来看,人们之所以把数学看成是演绎科学、研究结构的科学,是基于人类对数学推理的必然性、准确性的那种与生俱来的信念,是对人类自身理性的能力、根源和力量的信心的集中体现,因此人们认为,发展数学理论的这套方法,即从不证自明的公理出发进行演绎推理,是绝对可靠的,也即如果公理是真的,那么由它演绎出来的结论也一定是真的,通过应用这些看起来清晰、正确、完美的逻辑,数学家们得出的结论显然是毋庸置疑的、无可辩驳的。
事实上,上述对数学本质特征的认识是从数学的来源、存在方式、抽象水平等方面进行的,并且主要是从数学研究的结果来看数学的本质特征的。显然,结果(作为一种理论的演绎体系)并不能反映数学的全貌,组成数学整体的另一个非常重要的方面是数学研究的过程,而且从总体上来说,数学是一个动态的过程,是一个“思维的实验过程”,是数学真理的抽象概括过程。逻辑演绎体系则是这个过程的一种自然结果。在数学研究的过程中,数学对象的丰富、生动且富于变化的一面才得以充分展示。波利亚(G. Poliva,1888一1985)认为,“数学有两个侧面,它是欧几里德式的严谨科学,但也是别的什么东西。由欧几里德方法提出来的数学看来象是一门系统的演绎科学,但在创造过程中的数学看来却像是一门实验性的归纳科学。”弗赖登塔尔说,“数学是一种相当特殊的活动,这种观点“是区别于数学作为印在书上和铭,记在脑子里的东西。”他认为,数学家或者数学教科书喜欢把数学表示成“一种组织得很好的状态,”也即“数学的形式”是数学家将数学(活动)内容经过自己的组织(活动)而形成的;但对大多数人来说,他们是把数学当成一种工具,他们不能没有数学是因为他们需要应用数学,这就是,对于大众来说,是要通过数学的形式来学习数学的内容,从而学会相应的(应用数学的)活动。这大概就是弗赖登塔尔所说的“数学是在内容和形式的互相影响之中的一种发现和组织的活动”的含义。菲茨拜因(Efraim Fischbein)说,“数学家的理想是要获得严谨的、条理清楚的、具有逻辑结构的知识实体,这一事实并不排除必须将数学看成是个创造性过程:数学本质上是人类活动,数学是由人类发明的,”数学活动由形式的、算法的与直觉的等三个基本成分之间的相互作用构成。库朗和罗宾逊(Courani Robbins)也说,“数学是人类意志的表达,反映积极的意愿、深思熟虑的推理,以及精美而完善的愿望,它的基本要素是逻辑与直觉、分析与构造、一般性与个别性。虽然不同的传统可能强调不同的侧面,但只有这些对立势力的相互作用,以及为它们的综合所作的奋斗,才构成数学科学的生命、效用与高度的价值。”
另外,对数学还有一些更加广义的理解。如,有人认为,“数学是一种文化体系”,“数学是一种语言”,数学活动是社会性的,它是在人类文明发展的历史进程中,人类认识自然、适应和改造自然、完善自我与社会的一种高度智慧的结晶。数学对人类的思维方式产生了关键性的影响.也有人认为,数学是一门艺术,“和把数学看作一门学科相比,我几乎更喜欢把它看作一门艺术,因为数学家在理性世界指导下(虽然不是控制下)所表现出的经久的创造性活动,具有和艺术家的,例如画家的活动相似之处,这是真实的而并非臆造的。数学家的严格的演绎推理在这里可以比作专门注技巧。就像一个人若不具备一定量的技能就不能成为画家一样,不具备一定水平的精确推理能力就不能成为数学家,这些品质是最基本的,它与其它一些要微妙得多的品质共同构成一个优秀的艺术家或优秀的数学家的素质,其中最主要的一条在两种情况下都是想象力。”“数学是推理的音乐,”而“音乐是形象的数学”.这是从数学研究的过程和数学家应具备的品质来论述数学的本质,还有人把数学看成是一种对待事物的基本态度和方法,一种精神和观念,即数学精神、数学观念和态度。尼斯(Mogens Niss)等在《社会中的数学》一文中认为,数学是一门学科,“在认识论的意义上它是一门科学,目标是要建立、描述和理解某些领域中的对象、现象、关系和机制等。如果这个领域是由我们通常认为的数学实体所构成的,数学就扮演着纯粹科学的角色。在这种情况下,数学以内在的自我发展和自我理解为目标,独立于外部世界,另一方面,如果所考虑的领域存在于数学之外,数学就起着用科学的作用,数学的这两个侧面之间的差异并非数学内容本身的问题,而是人们所关注的焦点不同。无论是纯粹的还是应用的,作为科学的数学有助于产生知识和洞察力。数学也是一个工具、产品以及过程构成的系统,它有助于我们作出与掌握数学以外的实践领域有关的决定和行动,数学是美学的一个领域,能为许多醉心其中的人们提供对美感、愉悦和激动的体验,作为一门学科,数学的传播和发展都要求它能被新一代的人们所掌握。数学的学习不会同时而自动地进行,需要靠人来传授,所以,数学也是我们社会的教育体系中的一个教学科目.”
从上所述可以看出,人们是从数学内部(又从数学的内容、表现形式及研究过程等几个角度)。数学与社会的关系、数学与其它学科的关系、数学与人的发展的关系等几个方面来讨论数学的性质的。它们都从一个侧面反映了数学的本质特征,为我们全面认识数学的性质提供了一个视角。
基于对数学本质特征的上述认识,人们也从不同侧面讨论了数学的具体特点。比较普遍的观点是,数学有抽象性、精确性和应用的广泛性等特点,其中最本质的特点是抽象性。A,。亚历山大洛夫说,“甚至对数学只有很肤浅的知识就能容易地觉察到数学的这些特点:第一是它的抽象性,第二是精确性,或者更好他说是逻辑的严格性以及它的结论的确定性,最后是它的应用的极端广泛性”王梓坤说,“数学的特点是:内容的抽象性、应用的广泛性、推理的严谨性和结论的明确必”这种看法主要从数学的内容、表现形式和数学的作用等方面来理解数学的特点,是数学特点的一个方面。另外,从数学研究的过程方面、数学与其它学科之间的关系方面来看,数学还有形象性、似真性、拟经验性。“可证伪性”的特点。对数学特点的认识也是有时代特征的,例如,关于数学的严谨性,在各个数学历史发展时期有不同的标准,从欧氏几何到罗巴切夫斯基几何再到希尔伯特公理体系,关于严谨性的评价标准有很大差异,尤其是哥德尔提出并证明了“不完备性定理…以后,人们发现即使是公理化这一曾经被极度推崇的严谨的科学方法也是有缺陷的。因此,数学的严谨性是在数学发展历史中表现出来的,具有相对性。关于数学的似真性,波利亚在他的《数学与猜想》中指出,“数学被人看作是一门论证科学。然而这仅仅是它的一个方面,以最后确定的形式出现的定型的数学,好像是仅含证明的纯论证性的材料,然而,数学的创造过程是与任何其它知识的创造过程一样的,在证明一个数学定理之前,你先得猜测这个定理的内容,在你完全作出详细证明之前,你先得推测证明的思路,你先得把观察到的结果加以综合然后加以类比.你得一次又一次地进行尝试。数学家的创造性工作成果是论证推理,即证明;但是这个证明是通过合情推理,通过猜想而发现的。只要数学的学习过程稍能反映出数学的发明过程的话,那么就应当让猜测、合情推理占有适当的位置。”正是从这个角度,我们说数学的确定性是相对的,有条件的,对数学的形象性、似真性、拟经验性。“可证伪性”特点的强调,实际上是突出了数学研究中观察、实验、分析。比较、类比、归纳、联想等思维过程的重要性。
人类从学会计数开始就一直和自然数打交道了,后来由于实践的需要,数的概念进一步扩充,自然数被叫做正整数,而把它们的相反数叫做负整数,介于正整数和负整数中间的中性数叫做0。它们和起来叫做整数。
对于整数可以施行加、减、乘、除四种运算,叫做四则运算。其中加法、减法和乘法这三种运算,在整数范围内可以毫无阻碍地进行。也就是说,任意两个或两个以上的整数相加、相减、相乘的时候,它们的和、差、积仍然是一个整数。但整数之间的除法在整数范围内并不一定能够无阻碍地进行。
人们在对整数进行运算的应用和研究中,逐步熟悉了整数的特性。比如,整数可分为两大类—奇数和偶数(通常被称为单数、双数)等。利用整数的一些基本性质,可以进一步探索许多有趣和复杂的数学规律,正是这些特性的魅力,吸引了古往今来许多的数学家不断地研究和探索。