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数学抽象是指从现实世界中提取出研究对象或实际问题的数量关系、空间形式及变化规律,并用数学符号表示为数学概念或数学模型,从而可用数学语言来刻画客观世界的本质属性及内在规律。
在特定的语境中,数学抽象有时是指“数学抽象的结果”,有时是指“数学抽象的过程”或“数学抽象的方法”。
人教版《数学》八年级下册对函数给出了如下定义:
一般地,在一个变化过程中,如果有两个变量t与X,并且对于t的每一个确定的值,X都有唯一确定的值与其对应,那么我们就说t是自变量,X是因变量,定义X是t的函数,记作X(t)。
重点提醒:对于每一个自变量t,函数(因变量)X(t)有且仅有一个值与自变量t对应。
函数关系有三种表示方法:解析法、列表法和图像法。
图1为布朗粒子位移观测曲线。从图中可以看出:布朗粒子在t时刻的位移值X(t)虽然完全随机,无法预测,但是对于每一个确定的自变量t值,都有唯一一个确定的因变量值X(t)与t对应,因此,根据函数定义,布朗粒子在t时刻的位移值X(t)无疑可被抽象为时间t的函数。事实上,图1的布朗粒子位移观测曲线就是图像法表示的函数关系(位移与时间之间的数量关系)。
图1 布朗粒子位移曲线(函数图像)
但是,《随机过程》教科书却违反函数定义,将布朗粒子在t时刻的位移X(t)错误地抽象为随机变量X(t)。
随机变量X(t) 虽然使用了与时间函数相同的数学符号X(t),但随机变量X(t)并不是时间t的函数,随机变量X(t)实质上是样本点ω的函数(表1)。
表1 时间函数X(t)与随机变量X(t)的区别
随机变量X(t)符号中的t并不是自变量,t只是一个时间标记而已。随机变量X(t)在t时刻有多个或无穷多个值,而时间函数X(t)在t时刻仅有唯一一个值。
《随机过程》教科书将一个布朗粒子位移X(t)与时间t之间的数量关系错误地抽象为大量布朗粒子位移X(t)与样本点ω之间的数量关系(一个ω对应一个布朗粒子),不仅导致《随机过程》布朗运动理论与物理学实验结果不符,而且在逻辑上不能自洽。
参考:
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GMT+8, 2024-11-16 01:15
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