数学在生活中的应用

夏中伟

摘要：本文主要介绍了数学的定义以及在生活中的应用，希望能给数学教学效率的提高带来一定的益处。

关键词：定量研究;定性研究;现代数学;应用数学

中图分类号：G633.6   文献标识码：A   文章编号：1992-7711（2014）11-0122

一、引言

数学究竟是什么呢？我们说，数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学。它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛，是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。同其他科学一样，数学有着它的过去、现在和未来。我们认识它的过去，就是为了了解它的现在和未来。近代数学的发展异常迅速，近30多年来，数学新的理论已经超过了18、19世纪的理论的总和。预计未来的数学成就每“翻一番”要不了10年。所以在认识了数学的过去以后，大致领略一下数学的现在和未来，是很有好处的。

二、各门科学的数学化

现代数学发展的一个明显趋势，就是各门科学都在经历着数学化的过程。

例如物理学，人们早就知道它与数学密不可分。在高等学校里，数学系的学生要学普通物理，物理系的学生要学高等数学，这也是尽人皆知的事实了。

又如化学，要用数学来定量研究化学反应。把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量，用方程表示它们的变化规律，通过方程的“稳定解”来研究化学反应。这里不仅要应用基础数学，而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学。

再如生物学方面，要研究心脏跳动、血液循环、脉搏等周期性的运动。这种运动可以用方程组表示出来，通过寻求方程组的“周期解”，研究这种解的出现和保持，来掌握上述生物界的现象。这说明近年来生物学已经从定性研究发展到定量研究，也是要运用“发展中的”数学。这使得生物学获得了重大的成就。

数学还是音乐之父，没有数学就没有音乐。在琴弦上你就会发现数学的奇妙，长度不同的弦发出不同的奇妙的声音。

数学在建筑设计中的应用更广。所谓“容积率”，是指一个小区的总建筑面积与用地面积的比率。对于发展商来说，容积率决定地价成本在房屋中占的比例，而对于住户来说，容积率直接涉及到居住的舒适度。绿化率也是如此。绿化率较高，容积率较低，建筑密度一般也就较低，发展商可用于回收资金的面积就越少，而住户就越舒服。这两个比率决定了这个项目是从人的居住需求角度，还是从纯粹赚钱的角度来设计一个社区。一个良好的居住小区，高层住宅容积率应不超过5，多层住宅应不超过3，绿化率应不低于30%。但由于受土地成本的限制，并不是所有项目都能做得到。当然我们不需要知道如何来计算，但是可以看出来计算需要大量的数学知识做铺垫。

谈到人口学，只用加减乘除是不够的。我们谈到人口增长，常说每年出生率多少，死亡率多少，那么是否从出生率减去死亡率，就是每年的人口增长率呢？不是的。事实上，人是不断地出生的，出生的多少又跟原来的基数有关系;死亡也是这样。这种情况在现代数学中叫做“动态”的，它不能只用简单的加减乘除来处理，而要用复杂的“微分方程”来描述。研究这样的问题，离不开方程、数据、函数曲线、计算机等，最后才能说清楚每家只生一个孩子如何，只生两个孩子又如何等等。

随着计算机“班班通”，乃至“师师通”，以计算机技术和网络技术为核心的现代教育技术，已在课堂中得以广泛应用。计算机辅助数学教学，能创设情景，提高课堂教学效率，并能弥补传统教学方式难以克服的重点、难点的教学，达到事半功倍的效果。

还有水利方面，要考虑海上风暴、水源污染、港口设计等，也是用方程描述这些问题再把数据放进计算机，求出它们的解来，然后与实际观察的结果对比验证，进而为实际服务。这里要用到很高深的数学。

谈到考试，学生们往往认为这是用来检查学生的学习质量的。其实考试手段（口试、笔试等等）以及试卷本身也是有质量高低之分的。现代的教育统计学、教育测量学，就是通过效度、难度、区分度、信度等数量指标来检测考试的质量.只有质量合格的考试才能有效地检测学生的学习质量。

至于文艺、体育，也无一不用到数学。我们从中央电视台的文艺大奖赛节目中看到，给一位演员计分时，往往先“去掉一个最高分”，再“去掉一个最低分”。然后就剩下的分数计算平均分，作為这位演员的得分。从统计学来说，“最高分”、“最低分”的可信度最低，因此把它们去掉。这一切都包含着数学道理。

随着计算机“班班通”，乃至“师师通”，以计算机技术和网络技术为核心的现代教育技术，已在课堂中得以广泛应用。计算机辅助数学教学，能创设情景，提高课堂教学效率，并能弥补传统教学方式难以克服的重点、难点的教学，达到事半功倍的效果。

三、数学发展的前程

我国著名的数学家关肇直先生说：“数学的发明创造有种种，笔者认为至少有三种：一种是解决了经典的难题，这是一种很了不起的工作;一种是提出新概念、新方法、新理论，其实在历史上起更大作用的、历史上著名的正是这种人;还有一种就是把原来的理论用在崭新的领域，这是从应用的角度有一个很大的发明创造。”我们在这里所说的，正是第三种发明创造。“这里繁花似锦，美不胜收，把数学和其他各门科学发展成综合科学的前程无限灿烂。”

正如华罗庚先生在1959年5月所说的，近100年来，数学发展突飞猛进，我们可以毫不夸张地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面，无处不有数学”来概括数学的广泛应用。可以预见，科学越进步，运用数学的范围也就越大。一切科学研究在原则上都可以用数学来解决有关的问题。可以断言：只有现在还不会运用数学的部门，却绝对找不到原则上不能运用数学的领域。

数学在生活中的应用非常广泛，可以说是无处不在。只有不断地运用数学，通过数学来解决实际生活中的问题才能真正体会数学的真谛。尤其是在科学发展的今天，数学将会是人类历史上对人类贡献最大的学科，与哲学同在。

（作者单位：河南省淇县实验学校 456750）