超實用中學數學概念筆記:從原理&規則建構公式×方程式×函數×圖形的進階實力!

超實用中學數學概念筆記:從原理&規則建構公式×方程式×函數×圖形的進階實力! pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

難波博之
圖書標籤:
  • 中學數學
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具體描述

  超人氣數學網站作者親自傳授
  劃時代的數學思維解析&訓練
  不曾想過的問題、學校不會解釋的原理,
  細微分解、層層突破,真正理解數學的「規則」&「事實」!
 
  為什麼負負得正?
  為什麼「a×b」會寫成「ab」?
  為什麼直角三角形的邊長關係是「a⊃2;+b⊃2;=c⊃2;」?
 
  3大主題重新認識數學!
  全書以國中程度的數學為主軸,並初步介紹高中也會學到的數學,
  無論是作為學生輔助教材、大人重新認識/學習都超實用!
 
  [TOPIC 01:公式與計算]
  正數與負數/因式分解/根號/指數……
  
  [TOPIC 02:方程式與函數]
  一次、二次方程式/比例/一次函數……
 
  [TOPIC 03:圖形]
  避世定理/三角闆/中點/球的體積……
探索無限的宇宙:當代物理學的宏偉藍圖 一場深入當代物理學核心的旅程,揭示我們對物質、能量、時空以及宇宙運作法則的最新理解。 本書並非傳統意義上的教科書,它是一份精心編織的思維地圖,旨在引領對物理學前沿領域懷有濃厚興趣的讀者,穿梭於量子力學的奇異世界、相對論的時空彎麯,以及宇宙學對起源與終極命運的宏大追問之中。我們將暫時擱置課本中基礎的運動學、牛頓力學的靜態框架,轉而聚焦於那些定義瞭二十世紀和二十一世紀物理學革命的關鍵概念、實驗證據與未解之謎。 第一部分:量子的幽靈與實在的結構 現代物理的基石建立在量子力學之上,它以一種完全顛覆古典直覺的方式重塑瞭我們對基本實在的認知。 1. 量子場論的基礎:粒子作為激發態 我們將從對粒子本質的深刻反思開始。在量子場論(QFT)的框架下,粒子不再是獨立、不可分割的小球,而是瀰漫於整個時空的量子場的激發態。這種觀點不僅解釋瞭粒子如何產生和湮滅,也為後續理解標準模型奠定瞭基礎。我們將探討狄拉剋方程所預言的反物質的必然性,以及如何通過微擾論和費曼圖來計算和視覺化高能散射的過程。 2. 測不準與疊加:概率與實在的邊界 海森堡的測不準原理不僅僅是測量儀器的限製,它揭示瞭自然界固有的概率性質。本書將深入解析波函數的物理意義,以及薛丁格繪景與海森堡繪景的數學等價性。更具爭議性的是,我們將討論測量問題的核心睏境——當一個疊加態如何「崩塌」成一個確定的本徵態時所發生的非連續性轉變。從多世界詮釋(MWI)到退相乾(Decoherence)理論,我們將比較當前主流的解釋框架,分析它們在解釋實驗結果上的優劣。 3. 標準模型:物質的統一拼圖 標準模型是迄今為止對電磁力、弱核力和強核力(透過誇剋和膠子描述)最成功的統一理論。我們將追溯從電弱統一到漸近自由概念的發展歷程。重點將放在希格斯機製的引入,解釋質量是如何從對稱性自發破壞中產生的,以及自2012年發現希格斯玻色子以來,物理學傢如何利用其性質來限製可能的新物理學。標準模型並非終點,其局限性——例如無法解釋引力、暗物質和暗能量——將成為下一部分探索的動機。 第二部分:時空與引力的幾何學 愛因斯坦的相對論徹底改變瞭我們對空間、時間和引力的理解,將它們統一為一個動態的四維時空結構。 4. 廣義相對論:時空是動態的 本書將側重於廣義相對論(GR)的幾何學核心。我們將探索愛因斯坦場方程的物理圖像:物質和能量如何決定時空的麯率,以及時空麯率如何反過來指導物質的運動(即引力)。讀者將能理解測地線的概念,這是廣義相對論中物體自由落體的軌跡。我們將討論GR的關鍵預測,包括水星軌道的近日點進動、引力紅移,以及對引力波的早期理論預測。 5. 黑洞的奇點與視界 黑洞是廣義相對論最極端的錶現。我們將詳細探討史瓦西解和剋爾解所描述的無毛定理、事件視界以及奇點的結構。霍金教授對黑洞熱力學的貢獻至關重要,我們將分析為什麼黑洞必須具有熵和溫度,以及由此導齣的霍金輻射如何預示著量子效應在強引力場中的重要性。黑洞蒸發所引發的信息悖論將作為連接量子力學與引力的核心難題被提齣。 6. 宇宙學的黃金時代:大爆炸與膨脹 本書將全麵檢視標準宇宙學模型(Lambda-CDM)的證據基礎。從哈勃對星係退行的觀測,到宇宙微波背景輻射(CMB)的精確測量(如COBE、WMAP和Planck任務的發現),我們將看到一個自大爆炸以來不斷膨脹和演化的宇宙圖像是如何建立起來的。我們將特別關注暴脹理論(Inflation),它成功地解決瞭早期宇宙的平坦性問題和視界問題,並預測瞭CMB中微小的溫度擾動,這些擾動被視為後來結構形成的種子。 第三部分:前沿與統一的嘗試 當代物理學的焦點正轉嚮那些超越標準模型和廣義相對論的邊界。 7. 暗麵:暗物質與暗能量的謎團 我們對宇宙中絕大多數(約95%)內容物的性質知之甚少。我們將嚴謹地審視支持暗物質存在的各種觀測證據,包括星係鏇轉麯線、星係團動力學以及引力透鏡效應。同時,對暗能量的探討將從發現宇宙加速膨脹的驚人事實齣發,討論當前基於宇宙學常數(Lambda)的解釋,以及它與量子場論預測的真空能之間存在的巨大數量級差異(即「真空災難」)。 8. 弦論與圈量子引力:尋求萬有理論的努力 麵對將引力納入量子框架的挑戰,理論物理學傢提齣瞭幾種宏大的候選理論。我們將介紹弦論的核心思想——將基本粒子替換為一維的弦,以及需要額外空間維度的要求。隨後,我們將轉嚮另一條截然不同的道路——圈量子引力(LQG),它試圖對時空本身進行量子化,將時空結構視為離散的「量子泡沫」。本書不會宣稱任何一方是最終答案,而是客觀分析這些理論在數學自洽性和實驗可檢驗性方麵的挑戰與機遇。 9. 資訊、熵與時空:重力作為湧現現象的觀點 近年來,物理學傢開始從更底層的資訊理論角度重新審視時空和引力。AdS/CFT對應(反德西特/共形場論對應)揭示瞭引力理論與無引力量子場論之間的深刻數學聯繫,暗示瞭引力可能是某種底層資訊處理的湧現現象。我們將探討量子糾纏在構造時空幾何中的潛在角色,這代錶瞭對愛因斯坦理論的極為深刻的重新詮釋,或許是通往最終統一理論的關鍵線索。 總結而言,本書旨在提供一個當前物理學傢正在思考的問題、使用的工具以及麵臨的睏境的全麵概覽。它要求讀者具備對邏輯推理的熱情和對自然界深層規律的好奇心,引導讀者直麵人類知識的最前沿。

著者信息

作者簡介
 
難波博之
 
  1991年齣生,在岡山縣長大。東京大學工學部畢業。東京大學大學院情報理工學係研究科碩士畢業。自懂事起便喜歡數字和圖形,國中一年級時,幾乎全憑自學而學會高中數學。高中時曾獲在墨西哥舉辦的國際物理奧林匹亞競賽銀牌。大學時代,用「Masuo」的名義開設以「深入淺齣教導深奧的數學定理」為宗旨的網站「高中數學的美麗物語」。在大學生、考生及數學愛好者間迅速引起話題,成為單月400萬點閱數的超人氣網站。現在於大型企業從事研究開發工作,同時仍繼續經營「高中數學的美麗物語」網站。著有《高中數學的美麗物語》、《從原理開始理解數學:計算×圖形×應用》。

圖書目錄

序 

課外活動①
學校沒教的超奧妙國中數學世界

課外活動②
「通則」讓國中數學簡單十倍,變得更有趣! 

第1章 公式與計算

正負數①
0並不是「空無所有」的意思?

正負數②
為什麼負負得正?
 
文字式
為什麼「a×b」寫成「ab」

展開式
為什麼(a+b) ⊃2;=a⊃2;+2ab+b⊃2;呢?

展開式的「通則」
(a+b)⊃3;、(a+b)⁴等展開式的指數增加會怎麼樣?

因式分解
為什麼a⊃2;-b⊃2;=(a+b)(a-b)呢?

因式分解的「通則」
因式分解也能建立通則嗎?

根號
為什麼√3≒1.732呢?

指數定律
為什麼a⊃2;×a⊃3;=a⁵呢? 

第2章 方程式與函數

方程式的移項
為什麼運算符號換邊就會改變呢?

聯立方程式
什麼是聯立方程式?

二次方程式
二次方程式的兩種解法

函數
什麼是「函數」

一次函數
為什麼y=ax+b的圖形是直線呢?

拋物線
為什麼y=ax⊃2;的圖形稱為「拋物線」呢?

第3章 圖形

相似形
「相似三角形」的規則與事實

畢氏定理
為什麼直角三角形的邊長關係是「a⊃2;+b⊃2;=c⊃2;」

三角闆
為什麼三角闆的規格是「45°45°90°」「30°60°90°」呢?

中點座標
為什麼中點座標要用「平均」找齣來呢? 
球的體積
為什麼球的體積公式是4/3πr⊃3;呢? 

補充:平方和
1⊃2;+2⊃2;+3⊃2;+…+(N-1)⊃2;+N⊃2;=1/6N(N+1)(2N+1)的說明

圖書序言

  • ISBN:9786263296558
  • 規格:平裝 / 216頁 / 14.3 x 21 x 1.2 cm / 普通級 / 雙色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

 
  先問各位以下幾個問題,大傢知道原因嗎?
 
  ●為什麼負負得正呢?
  ●為什麼√3≒1.732呢?
  ●為什麼y=2x-1的圖形是直線呢?
  ●為什麼球的體積公式是4/3πr3呢?
 
  以上四個問題都是國中學習的計算、函數、圖形等數學公式。
  但是,如果問「這是為什麼呢?」應該隻有少數人能夠準確迴答其中的理由。
 
  那麼,究竟該怎麼做纔能自信滿滿地迴答「為什麼會這樣」的提問呢?
  那就是必須理解「規則」及「事實」的觀點。
 
  學生時期不明白數學公式的原理,隻靠囫圇吞棗死背的人,如果能理解「規則」及「事實」的不同觀點,數學觀念將產生180度轉變,理解程度將有驚人的提升。
 
  我上一本從「規則」及「事實」的觀點,解說小學的算術教科書《從原理開始理解數學:計算×圖形×應用》,多虧讀者支持,獲得廣大迴響。
 
  能夠幫助許許多多多社會大眾令我感到欣喜,但同時也令我再次深刻體會竟有那麼多社會人士在學生時期學習數學隻靠死背。
 
  本書是繼算術主題推齣的第二彈,如同一開始舉齣的國中數學計算、方程式、函數、圖形等公式,從「規則」及「事實」的觀點,解說「為什麼會這樣?」
 
  此外,為瞭讓各位更進一步體會數學的樂趣,本書更推齣「通則、特例」的觀點,若是能注意到「通則」,就能快速擴大理解相關的問題,明白國中數學與高中數學的關係,令數學的學習更有趣,因此,為瞭讓更多人體會其中樂趣,我在本書舉瞭許多「通則」的例子。
 
  本書和前作同樣透過兩人的對話形式--扮演教師的「Masuo」和不擅長數學的社會人士「瑪莉」,並在解說時兼顧「淺顯易懂」及「周全明白」的原則,讓學生時期不擅長數學的讀者,也能輕鬆愉快地閱讀。
 
  若能讓學生時期對國中數學感到「無聊」、「痛苦」的讀者,透過本書發現數學的樂趣,將是我最大的榮幸。
 
難波博之

用戶評價

评分

我對學習資料的選擇非常挑剔,尤其是在涉及基礎學科時,我更傾嚮於那些能夠引發長期學習興趣的材料。這本《超實用中學數學概念筆記》確實做到瞭這一點。它的內容深度和廣度都恰到好處,既能滿足應試的需要,更重要的是,它培養瞭一種對數學內在美的欣賞。例如,它在講解三角函數周期性時,不僅僅是畫齣正弦波,而是將其與圓周運動聯係起來,讓抽象的周期性有瞭具體的物理圖像支撐。這種多維度的聯結能力,是培養數學傢的潛質的關鍵。而且,這本書的“進階實力”不是指難度提升,而是指思維層級的提升——它教你如何用代數去描述幾何,如何用函數去模擬變化。讀完之後,會有一種豁然開朗的感覺,不再覺得數學隻是孤立的符號運算,而是一個統一、和諧的邏輯世界。這是我見過的最能激發學生對數學産生敬畏感和熱愛的一套學習資料。

评分

說實話,我是一個對數學很有畏懼感的傢長,以前總覺得現在的數學越來越難,很多我年輕時都沒接觸過的知識點,比如高階函數的處理,看著頭都大瞭。但當我翻開這本筆記時,發現作者的功力真的非常深厚。他沒有直接跳到那些復雜的運算,而是從最基礎的公理和定義齣發,一步步搭建起知識體係。這對於像我一樣基礎有點薄弱,但又想幫助孩子跟上進度的傢長來說,簡直是救星。書裏對於一些關鍵概念的辨析非常到位,比如集閤和範圍的區彆,不等式和等式的邏輯差異,這些細節往往是考試失分的關鍵點,但很少有教材會如此細緻地講解。而且,筆記的語言風格非常沉穩,沒有那種浮誇的“速成”保證,而是踏踏實實地引導讀者建立“進階實力”,這種腳踏實地的態度讓我非常信賴。它不僅僅是一本輔導書,更像一位經驗豐富的數學老師在身邊進行一對一的輔導,耐心且專業。

评分

我女兒是一個對細節要求極高的孩子,她非常注重學習材料的邏輯連貫性和美觀度。一開始她對“筆記”這種形式持懷疑態度,認為筆記可能不夠係統。但這本書完全打破瞭她的固有印象。它的結構安排得像是一部精心編排的數學史詩,從最簡單的綫性關係開始,穩步過渡到二次麯綫,再到更抽象的嚮量空間的概念(雖然是中學範疇內),每嚮前推進一章,都能明顯感覺到自己對整體數學世界的認知在加深。最讓我欣賞的是,它沒有采用那種填鴨式的例題轟炸。相反,它精選瞭一些“點睛之筆”的例題,這些例題往往能一題多解,展現瞭不同的思考角度。我女兒告訴我,她最喜歡看的是那些“思維陷阱”的分析部分,那裏詳細說明瞭為什麼某些直覺判斷是錯誤的,這讓她在做題時更加謹慎和深入。這本書真正培養的是一種批判性思維在數學中的應用。

评分

這套書的封麵設計真的很抓人眼球,色彩搭配鮮明,一看就知道是為中學生量身打造的,但又不失深度。我孩子剛開始接觸這個階段的數學,很多概念對他來說都有些抽象,尤其是幾何和代數交叉的那部分,總是一知半解。但這本書的排版非常清晰,重點突齣,像一張張精心製作的思維導圖,能把復雜的知識點拆解得非常直觀。它不像傳統教科書那樣堆砌概念,而是更多地側重於“為什麼是這樣”,而不是簡單的“是什麼”。這種注重原理的講解方式,確實幫孩子建立起一個更堅實的數學思維框架。特彆是對於那些愛鑽研、不滿足於死記硬背公式的孩子來說,這本書簡直就是寶藏。它引導你去思考公式背後的邏輯,一旦理解瞭,很多難題迎刃而解。我們傢孩子說,以前覺得函數圖錶很枯燥,但這本書把它變成瞭一個個有趣的故事,他現在甚至會主動去探索不同參數變化對圖像的影響,這種主動探索精神的激發,比單純的知識灌輸要重要得多。

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作為一個長期關注教育前沿的人,我深知“理解”和“應用”之間的鴻溝有多大。很多學生能背下公式,但一遇到變體問題就束手無策。這本書的價值就在於完美地彌閤瞭這一鴻溝。它不僅僅是概念的集閤,更是一套完整的“工具箱”構建指南。它會告訴你,當你遇到一個關於最大值和最小值的優化問題時,你應該從哪些公式庫裏去尋找靈感,以及如何通過圖像的變換來直觀地預判解的大緻範圍。我特彆注意到其中關於“反證法”和“構造法”在代數證明中的應用部分,寫得極其透徹。它把這些高級的證明技巧,用非常日常的語言和圖形進行瞭類比說明,使得那些原本感覺高不可攀的證明題,突然間變得可以觸及。這本書的成功之處在於,它將數學的“工具屬性”和“藝術屬性”完美地結閤瞭起來。

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