【正理图说】数学抽象
首先,数学抽象是抽象的一种,属于一种思维过程,也是一种方法或素养。大概地说,是指“抽取出同类数学对象的共同的、本质的属性或特征,舍弃其他非本质的属性或特征的思维过程”。去芜存菁,去伪存真,由此及彼,由表及里。
逻辑上,数学抽象有两种基本方式,一是等势抽象,涉及四种本质的数学活动:构造集合——建立等价关系——确定等价类——符号化。这属于数学内部的抽象,弗赖登塔尔说的“垂直数学化”。对于咱们没有经历过高数洗礼的人来说难以理解把握,那我就不能在此胡说八道丢人现眼暴露学渣了。
还有一种抽象途径是理想化,就是从现实原型到数学模型的过程,上一幅图呈现的就是理想化抽象。这是现实世界到数学世界的过渡,“水平数学化”。我们小学数学教师日常说的用的一般都是这一种数学抽象。
除了逻辑分类,数学抽象的方式还可以从心理过程上来划分,也存在两种基本的抽象方式。一般化抽象和分离式抽象。
一般化抽象即减少概念限制,使其适用于更规范的情境。这种抽象的数学对象与特殊情形之间保持着双向的联系,使得学习者可以在不同的情形中确认数学对象,也可以由数学对象联想到每一个特殊情形。
分离式抽象即通过概念与其背景相分离而达到抽象的目的。
数学中大多数概念是一般化抽象的结果。分离式抽象一般只出现在一些由定义给出的概念中,这里要注意,数学定义并非一开始就是精确的,有一个抽象化和精致化的过程。
这里,本胖不禁产生一个疑问:逻辑过程上划分的等势抽象可以归入心理过程的哪一种抽象形式呢?一般化抽象还是分离式抽象?还是两类都有,交叉?或者说,哪些数学对象从逻辑过程看是从等势抽象得到,同时从心理过程看是由一般化抽象或分离式抽象得到?哪位大咖可以举例说明?
抽象极重要,可以说没有抽象就没有思维,咱这会儿也就不可能搞文字交流,任何概念都是抽象的结果。数学抽象相对于其他抽象有自身的特点,抽象性和演绎法是现有数学体系的两大法宝。
前苏联大数学家亚历山大洛夫指出数学抽象有几个特点:1.只保留量的关系和空间形式而舍弃其他一切;2.一级一级逐步提高,达到极高抽象程度,远超其他学科的一般抽象;3.数学几乎完全周旋于抽象概念和它们的相互关系到圈子之中,推理计算,不仅概念连方法都是抽象的、思辨的。
数学抽象有不同的水平,即“数学抽象度”不同。同一个概念不同人认知中的抽象水平不一样。如果概念P是在概念Q基础上通过等势抽象而生成,则可以说概念P复杂于概念Q,抽象度也高于Q。有“弱抽象”“强抽象”“构象化抽象”“公理化抽象”之分。
想起一句话,数学是玩概念的。而概念是抽象来的。可以说抽象性是数学的本质特征,数学抽象是绕不开的数学话题。
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