八月学习记录:Python 基础与分析学入门

记录八月上半月对 Python 基础语法与分析学入门内容的初步学习,以及学习中断后的复习计划。

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本文记录八月初至中旬的一段学习过程。内容主要包括 Python 基础语法,以及《Understanding Analysis》开篇涉及的实数、无理数与证明方法。由于中途外出旅行了半个月,学习节奏被打断,一些已经接触过的内容也出现了遗忘。因此,这篇文章更接近一次阶段性整理,而不是完整的知识总结。

书桌上的电脑、数学教材与学习笔记
八月上半月的学习现场:Python 练习与数学阅读交替进行。

Python:先把基础概念学清楚

这一阶段,我接触并练习了以下内容:

  • 变量的命名与使用;
  • 使用 Python 进行基本数学运算;
  • 用注释说明代码的目的;
  • 在交互模式中观察表达式的运行结果;
  • 通过输入与输出编写简单的用户交互程序;
  • 创建字典(dictionary),理解键与值的基本对应关系;
  • 使用 for 循环和 while 循环处理重复任务。

目前,我对这些内容的理解仍然比较初步。能够看懂或跟随示例完成代码,并不等于已经能够在新的问题中独立、准确地使用它们。旅行带来的学习中断也让我意识到,如果缺少持续练习,刚刚建立的熟悉感很容易消失。

接下来,我准备跟随黑马程序员的 Python 课程,从基础部分重新学习一遍。这一次会放慢速度:在每个小节后整理概念、重新输入示例,并尝试不看答案完成几道练习。重复学习并不是简单地回到起点,而是检查自己究竟理解了多少。

数学:从“显然”走向证明

数学方面,我开始阅读《Understanding Analysis》的入门内容。其中给我留下较深印象的问题是:为什么 √2 是无理数?

“√2 不是一个分数”看起来像一个熟悉的结论,但数学并不把熟悉当作证明。书中的讨论让我第一次比较认真地注意到,一个看似显然的判断,需要从清楚的定义出发,并通过每一步都可以检验的推理得到结论。

Understanding Analysis 中用有理数逼近根号二的页面
有理数可以不断逼近 √2,但任意精度的近似仍不等同于 √2 本身是有理数。

一个入门证明:√2 为什么是无理数

这个结论可以用反证法说明。先假设结论不成立,即 √2 是有理数。那么可以把它写成

√2 = p / q,其中 p 与 q 是互质的正整数。

两边平方可得 p² = 2q²。因此 p² 是偶数,从而 p 也是偶数。令 p = 2k,代回原式后得到 q² = 2k²,于是 q 也必须是偶数。

这就产生了矛盾:p 与 q 同时是偶数,说明它们至少有公因数 2,但最初已经假设二者互质。因此,最初“√2 是有理数”的假设不能成立,√2 是无理数。

我目前可以沿着这个证明复述主要步骤,但这还不代表已经熟练掌握了反证法。真正需要继续练习的,是如何在面对新命题时选择恰当的反设,以及如何判断矛盾究竟来自哪一项定义或前提。

中文数学教材中的反证法与实数习题
中文教材中的反证法与基础练习。现阶段的批注仍较粗略,之后需要重新整理证明的前提和结论。

对照阅读与尚未解决的问题

阅读英文教材时,我也尝试用中文教材对照术语和证明步骤。绝对值、三角不等式以及实数的次序性质都与后面的分析内容有关,但目前我主要停留在辨认定义、标记重点和跟随推导的阶段,还不能说已经形成了系统理解。

Understanding Analysis 中关于绝对值与三角不等式的学习批注
《Understanding Analysis》中的绝对值与三角不等式。这里仍以辨认概念和证明结构为主。
中文教材中关于反证法、绝对值和三角不等式的内容
中文教材中的对应内容,用来核对反证法、绝对值与三角不等式的表述。

附:数学分析术语本

为了减少英文术语对阅读节奏的影响,我把这一阶段遇到的词汇整理成了一份术语本。内容包括《Understanding Analysis》第 1.1、1.2 节的部分术语、数学证明中的常见英文句型,以及数系符号速查。

这份资料仍会随着阅读进度继续补充。目前的作用主要是帮助自己辨认数学语境中的含义,而不是代替对定义和原文的理解。

学习资料 / PDF · 完整版数学分析术语本(完整版)Abbott《Understanding Analysis》第 1 章 + 华东师大《数学分析》下载 PDF →

这段学习也暴露出几个具体问题:Python 的练习量还不够,数学阅读容易停留在“看懂了”的感觉中,旅行之后又缺少及时复习。接下来,我会先把范围收窄,完成两件事:一是系统重学 Python 基础并保留可运行的练习;二是重新书写 √2 无理性的证明,并继续练习反证法与基础不等式。

八月的进度并不多,但它至少让我更清楚地看到:基础学习需要重复、检验和书写。现阶段不急于追求更难的内容,先把已经遇到的概念真正弄明白。

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