一个出身武术世家的数学老师的数学梦
小侯七
在来到新东方做考研数学老师之前,我最为人知的身份是“侯家拳传人”.我8岁开始跟随爷爷学习祖传的侯家拳,那时学的是皮毛; 十几岁的时候拜师吉林武术名家陈国诚,系统地学习了陈式太极拳和一些刀法、剑法,算是小有成绩; 到大庆后,与东北众多武术名家亦师亦友,学到了包括太极拳、螳螂拳、查拳在内的很多拳种; 再后来到上海,更是得到了武术泰斗“神拳大龙”蔡龙云老先生的指点,将原本无标准套路的侯家拳虎搏功整理出入门三大母拳: 静山桩、虎搏缠手、川杨功.
我不仅仅是学功夫,更是热衷于传播功夫,先后成立过“中华振武会”“Tiger武学堂”等武术组织,搞国际武术文化推广.前前后后有十几个国家的留学生和访华团体,都是带着我教给他们的中国功夫回到自己的国家的.
为什么在武术界风生水起的我,突然转行到了教育行业?其实不是转行,而是“谋条生路”.振兴武术是我一生的坚持,只要我还活着,只要有机会,我就肯定会把中国的国粹推广和发扬.但同学们,追求梦想的前提是活下去,活下去就需要有经济来源.而我振兴武术略显“愚忠”,从来不收一分钱,既不收个人的学拳费,也不收组织的劳务费,除了收过上海理工大学日本文化交流中心的200元补贴外,这辈子在武术上我没赚过其余一分钱.
侯氏家族虽不敢称名门望族,但家中一直都有代代相传的家族文化,武术在我们家族是神圣的,能和我学习侯家拳,说明我们有缘分,你我是有缘人,怎么还能收费呢?绝对不可以.可我到底该靠什么来生活?随随便便对付一份工作?那样我觉得是浪费人生.
我有三大爱好,还有三种爱吃的食物,分别是“读书、练武、做数学,牛肉、土豆、炒番茄”.读书我曾经做过“小侯七读书会”,虽然影响不大,但充满着读书人的情怀; 练武自不用多说,我骨子里都流着武术人的血液,对我来说举手投足都是练武,唯一没真正去做的那就是做数学了.
我自小就喜欢数学,尤其高中时遇到了一位有魔力的班主任数学老师,更是让我对数学产生了浓厚的兴趣.如果说一定要让我找一个可以维持生计的工作,那我毫无疑问会选择做数学.最重要的是,做数学是我的三大爱好之一,与我那充满浓浓情怀的人生规划并不矛盾.
就这样,我来到了上海新东方,一不留神在终极面试中成为了全校第一名,做了考研数学老师,更是一不留神还成了考研数学项目组长、考研数学教研负责人,当了“官”了.
从我做考研数学老师那天起,我给自己定了三个规矩: 踏踏实实教知识,认认真真搞教育,堂堂正正为人师.每次面对学生或者走上讲台前,我都会提醒自己,千千万万不能忘了这三个规矩.所以,在以往的教职生涯中,我敢拍着胸脯说做到了无愧于心.
在和学生的交流中,我发现很多学生的基础并不好.有些同学可能是毕业多年,早已经将数学知识还给当年的老师了; 有些同学虽在校园但前几年没有认真学数学,现在决定要考研才发现自己的数学不行.什么原因导致的数学基础不好,我并不关心,我只关心如何能把数学教好,如何能让打算考研的同学们把数学学好.
市面上考研数学的辅导书非常多,而且大多写得都不错,但我也有自己的想法,比如能不能用通俗、直白、“接地气”的语言解释数学概念,能不能有让同学们一目了然、一点即通的“点睛”部分,等等.带着这些想法,2017年愚人节,我便与我的挚友清华大学出版社汪操老师沟通,他对我的想法很支持,给出了很多建议.就这样,我开始组建团队,周洋鑫和崔原铭这两位优秀的考研数学老师走进了我的视野.
我和周洋鑫初识是在2017年9月,当时新东方教育科技集团组织教师赛课,洋鑫是数学组赛课第一名.他的讲课风格和对数学的理解,我非常欣赏.从那时起我们成了彼此考研数学圈最好的朋友之一.深入了解后我得知,他是北京新东方的骨干名师、博士,对数学有着独特的认知.我将我的图书规划讲给他听,他非常激动,说: “侯哥,这正是我想要的考研数学辅导用书.”还记得有一天,我去北京出差,他带着我逛他博士就读的母校,边走边和我说他关于数学的梦想,以及他对爱情、事业甚至人生的规划.我静静地听着,心中却早已无法压抑那份激动,因为我觉得此人绝非等闲之辈,实乃有鸿鹄之志的“天才少年”.就这样,我正式邀请他加入我的团队,全面参与“魔研考研数学系列”的编写工作.事实证明,我的决定是正确的.
崔原铭是复旦高材生,曾经在上海新东方兼职,但由于各种原因并没有上台讲课,毕业后去了上汽通用汽车有限公司工作.在我刚刚担任考研数学项目组长的时候,他就特别积极地联系我,说要重回新东方,实现自己的数学梦.当时我由于课程任务重,管理工作繁忙,所以并没有“搭理”他.但他特别执着,一定坚持要见我,于是我就约他来了上海新东方总部.还记得那是2017年10月的一个下午,我俩在上海新东方总部咖啡吧第一次见面,在接下来的沟通中,我发现他竟然也是个数学天才,2017年我接触的全国考研数学老师数以百计,新东方数学团队也有七八十人,让我“心动”的除了洋鑫,就是原铭了.还记得在上海南京东路一家餐厅用餐时,他说: “侯哥,数学并不枯燥,是讲课人的方法太枯燥; 数学可以很通俗易懂,是易懂的书太少.就像做菜一样,材料都相同,要有一个好厨师调配.”后来,他正式加入到新东方考研数学的大家庭,其超强的能力也得到了其他同事的认可.再后来,我又把他拉进“魔研考研数学系列”的编写团队.
我们三人的合作非常愉快,三本书我们都有参与,但根据各自的擅长,每本书每人负责若干章节.在很多人眼里,写这种辅导用书,不就是“复制”和“粘贴”吗?但看拳和打拳真不一样,我们对每个概念都会选自己认为最恰当的描述方式,对每一道题的选取都精挑细琢、深思熟虑,并且在课堂上通过学生检验.
最让我感动的是2018年除夕夜,当晚10点左右,在安徽泾县“娘家”过年的我刚刚陪完亲戚,打算拿出电脑和一堆材料开始整理书稿的时候,突然洋鑫来电,他略带疲惫地问: “侯哥在干嘛?”
我打了个哈欠说: “酒也喝了,鞭炮也放了,饺子也包了,该写写书、做做题了.”
洋鑫一下子兴奋起来,说: “我也正打算写书稿, 要不我们一起?”
因为对数学知识点的认识需要全面和准确,所以我们三人经常讨论,因此常常会保持语音通话的状态一起写书.
我说: “不知道原铭有没有空.”
洋鑫说: “是他打电话告诉我,他要写书稿,恰好我也有此意,才给你打的电话.”
那一瞬间我感动了.两个兄弟都这么努力,我这当大哥的还能掉队吗?必须写起来!
……
我要感谢上海新东方王洛老师、新东方集团张伟老师、清华大学出版社汪操老师,还要感谢我的助理老师们,在我因工作量大而无法分身时,他们帮我梳理了部分基础性材料,花费了大量心血.最后,感谢新东方教育科技集团和清华大学出版社的大力支持,是你们让“魔研考研数学系列”有了诞生的可能.
总体来说,《魔研考研数学之高等数学》《魔研考研数学之线性代数》和《魔研考研数学之概率论与数理统计》是我和洋鑫还有原铭倾尽心血完成的三本书,但由于能力有限、时间仓促,在编写过程中难免有不足之处,请读者、同行以及专家朋友们多多提出宝贵意见,我们愿意积极改正并同步提高.
小侯七敬上.
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导学
数学发展至今,我们已经拥有非常强大的数学工具了,比如,微积分可以处理无穷大和无穷小的问题,代数可以解决方程的问题,还有其他很多数学工具可用来帮助解决实际中可能遇到的问题.那么概率论与数理统计是解决什么问题的呢?
我们都生活在一个混乱的世界中,大多数情况下我们无法精确地测量事物,很多时候一个事件的发生可能会受到很多个随机事件的影响.不确定性无处不在,我们必须“驯服”它以满足我们的需要,这时候概率论与数理统计就派上了用场.如今,概率论与数理统计在人工智能、粒子物理学、社会科学等很多学科中发挥着重要的作用.
在学习数理统计之前,有必要先了解概率论到底是什么,因为概率论是统计学中最重要的工具.以下简单对几个概率论中比较重要的基本概念做一个介绍.
一、 频率与概率
想象一下,这里有一颗均匀骰子,那么按照直观上的感觉,我们知道掷这颗骰子得到每一个点数的可能性都是16,为了验证它,我们做了6次、600次、6000次试验,最后得到如下分布:
点数
1
2
3
4
5
6
6次试验
0
2
3
0
1
0
600次试验
70
136
133
89
92
80
6000次试验
980
1020
976
988
1069
967
可以发现,在仅仅做了6次试验时,是完全看不出来这是一个均匀骰子的.但随着试验次数的增加,我们发现,每个点数出现的频率都朝着16这个客观存在逼近,这中间一定有什么内在原理的推动.
在这里,“可能性为16”是我们凭借经验推断出来的,可以认定其为一个客观事实,实际上,我们称16为这件事发生的概率.除非试验条件改变,否则这个数是不会变的.它好像一双无形的手,在操纵着我们的试验,控制着点数出现的结果,将每个点数出现的频率慢慢都拉至16.正向来讲,这个试验展示的是概率的统计学定义,即: 一个事件发生的频率在大样本的条件下收敛于概率.
二、 古典概型和几何概型
古典概型也叫传统概率,其定义是法国数学家拉普拉斯给出的: 如果一个随机试验所包含的单位事件是有限的,且每个单位事件发生的可能性均相等,那么这个随机试验就叫作拉普拉斯试验,这种条件下的概率模型叫作古典概型.其实本质还是掷均匀骰子的问题,相信大家高中就系统地学习过这方面的知识,这里就不展开讨论了.
与古典概型对应的称为几何概型,请大家先思考一个问题: 概率为0的事件有可能发生吗?先别急着回答,思考两个问题: (1)在数轴上随机选数,选到666的概率是多少; (2)一个平面,取到某一个特定点的概率是多少?是不是发现它们的概率都是0,但是都可能发生?这时候再来看几何概型的定义: 如果一个随机试验所包含的单位事件是无限的,且每个单位事件发生的可能性均相等,这种条件下的概率模型就称为几何概型.例如,一个人到单位的时间可能是8:00~9:00之间的任意一个时刻,问8:40~8:45之间到单位的概率是多少?这就是一个典型的几何概型问题.
三、 随机变量
在高中阶段我们面对概率题一般使用排列组合的办法求解,这显然无法满足我们日益增长的数学能力要求.学了微积分,总不能还用老套的初等数学方法来研究概率论吧,这就需要用到概率论中的核心概念——随机变量.它的核心是将事件数字化,什么意思呢?我们上面提到一个掷骰子的例子,它涉及的事件“出现点数为n”是个数,但是我们经常遇到一些事件,它并不能用数字表示,比如“抛硬币出现正反”这个试验,它的事件“正”和“反”就不是数,那遇到这种情况我们就没办法用数学方法去系统研究它了吗?当然不是!
随机变量是一个函数,它的作用是数量化试验出现的各种结果,一般用大写字母表示,例如X,Y.拿抛硬币作为例子,我们可以规定,硬币出现反面记为0,出现正面记为1,那么这件事的概率分布就可以写成下表的形式.
事件
出 现 反 面
出 现 正 面
X
0
1
P
0.5
0.5
随机变量有离散型和连续型两种: 离散型类似于抛硬币的结果; 连续型比如明天的降雨量.对于随机变量,本书中会详细讨论它的应用,大家先对它有一个印象.
四、 数学期望
若问概率论的起源,必须提到法国数学家帕斯卡(对,就是物理学中冠名“压强”的那个帕斯卡),他有两个朋友是赌徒,有一天这两个朋友向他请教一个“分赌注”的问题: 他俩下赌金后,约定谁先赢到5局,谁拿走全部赌本.但是赌了一会儿,因为其中一个朋友有事玩不下去了,不得不中止赌博,此时一个朋友(不妨称作A)赢了4局,另一个朋友(不妨称作B)赢了3局,问此时如何分钱才合理?此时A想全部拿走显然是不合理的,对半分的话好像又对A不公平.这个问题其实是这么解决的,不考虑他们赌技强弱,假如继续玩下去的话,最多两局就分出胜负了,而这两局可能的情况有四种: A胜A胜,A胜B胜,B胜A胜,B胜B胜,而前三种情况都是A最终胜利,所以最合理的分配方法是A拿走3/4,B拿走1/4.
对这个问题的讨论,触及了概率论中最重要的概念之一——数学期望,相信大家对此都不会陌生.比如买一注彩票,中奖概率是1%,中奖金额是100元,那买一注彩票中奖金额的期望就是1元.需要注意的是,数学期望并不一定是随机变量可能出现的值,但它可以给我们提供很多信息.比如,假若买这注彩票要花两元钱,那理性告诉我们,这个买法不适合大量进行,因为终归会亏钱的; 假若只要花1角钱,那我们肯定就大量买入了.
五、 数理统计
概率论和数理统计有什么区别呢?下面给大家举一个例子.
(1) 一个口袋里有100个白球、100个黑球,现随机抽10个,问抽到5白5黑的概率是多少?——这是概率论.
(2) 一个口袋里有200个球,现随机抽10个,抽出来的是5白5黑,试估计口袋里有多少个白球多少个黑球?——这是数理统计.
统计学是一门很庞大、很系统的学科,考研涉及的仅仅是它的皮毛.它的核心思想就是用样本估计总体,比如我现在想知道全中国大学生的平均体重,设法得到所有人的体重再取平均理论上固然是行得通的,但是实施起来难度太大,这时我们就可以抽出一个样本,比如随机抽5万人,量出他们的体重,再取平均,用这个数字来估计全中国大学生的平均体重,这种方法无论在经验上还是理论上都是可行的,具体的研究方法会在第6~7章详细介绍.
上面几个概念解释完了,你明白了吗?
本书用法指南
本书在考研大纲的基础上,辅以多年教学经验,参考大量数学文献编写而成.全书总共8章,每章都由 “考研大纲要求与重点导学”“必会基本内容”“考试题型与解析”“自测题精选”四大部分组成.
(1) 考研大纲要求与重点导学: 本部分主要阐述考研大纲在各个章节的要求,分析考研大纲的考点内容,目的是让考生更加具有侧重点、更有方向性地进行复习备考.
(2) 必会基本内容: 本部分主要对考研大纲所要求的知识点进行讲解,这是本书每个部分的基础片段.同时,在每个繁杂知识点下加入“魔研君点睛”的详细解读,并且紧接“小试牛刀”部分加以训练,使得同学们更好地理解与把握基本知识,顺利度过打好考研基础的第一阶段.
(3) 考试题型与解析: 本部分是每章节的核心内容,基于每章节的核心知识点,从题型角度进行分类.每个类型问题都会先对方法加以总结,然后通过精挑细选的经典习题加以强化训练,让同学们可以更好地把握考研脉络,进入知识理解的第二阶段.
(4) 自测题精选: 本部分旨在帮助大家学以致用,锻炼自己独立处理问题的能力,这个阶段是知识理解的内化与升华.
最后,我要感谢“魔研团队”,感谢上海新东方的王洛老师,感谢夜以继日催我要稿的小侯七老师,感谢夜以继日陪我一起被催的周洋鑫老师,也感谢跟我们三兄弟合作的清华大学出版社.书稿终于打磨完毕,我们三兄弟喜极而泣,两年的辛苦此刻都抛于脑后,留下的是一本对考生真正有帮助的作品.当然,鉴于编者水平有限,书稿不可能十全十美,希望社会各方对我们提出宝贵的意见.
新浪微博: 小崔说数