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【国际数学】数学基本符号介绍

【国际数学】数学基本符号介绍

无论是在数学教科书上还是在课堂上,总是存在一些奇怪的字符,既非数字又非英文字母,它们似乎纯为增加理解难度而设。本文旨在向非理工专业的人或数学新手介绍这些“阴间”数学符号,降低理解难度。

  1. 表示量的符号

数学或物理中经常用希腊字母表示一些常量,单位,变量或虚拟变量。下面是一些熟悉的例子:

\pi pi 圆周率 \rho rho 密度 \Omega Omega 欧姆

以上例子在初中就很熟悉了。下面介绍更多常用变量和它们的读法。

\alpha alpha \beta beta \gamma gamma (相当于a b c)
\lambda lambda \mu mu \nu nu \varepsilon epsilon (常用虚拟变量,同样的还有 i,j)
\theta theta (通常表示角度)
\Omega omega (经常被用来指代所有元素,IG中也有 \xi

2. 表示常用集合的符号

很多情况下,需要重复表示一些集合,如自然数,整数等。方便起见,这些集合被一些符号代表,引用起来更方便。

\mathbb{N} : 自然数集 Natural number
\mathbb{Z} : 整数集 Zahlen (为纪念德国数学家女数学家诺特)可记为Zheng
\mathbb{O} :奇数集 Odd \mathbb{E} :偶数集 Even
\mathbb{Q} : 有理数集 Quotient (有理数可表示为分数,即商 \frac{p}{q} )
\mathbb{R} : 实数集 Real number
\mathbb{I} : 虚数集 Imaginary number
\mathbb{C} :复数集 Complex number

另外复习一下集合的关系表达:

a\in S 表示元素a属于集合S
A\subset B 表示集合A是集合B的真子集,而 A\subseteq B 表示集合A是集合B的子集
A\cup B 表示集合A与集合B的合集, A\cap B 代表A与B的并集
{ x\in A \mid B }表示集合A的元素中符合条件B的元素的集合

与上面结合,我们可以说 \mathbb{Z} \subset \mathbb{Q} ,既然所有的整数一定是有理数。同样, \mathbb{O} \cup \mathbb{E} = \mathbb{Z} 也成立。

注意到 \mid 在定义集合时可用来区分附加条件,但是同样一个符号 \mid 还可用来表示整除关系。如 3\mid 12 表示3是12的因数, x+2\mid x^2+5x+6 表示 x+2 x^2+5x+6 的因式,而 4\mid5 是不正确的。

3. 极限有关符号

极限表示当一个量趋近于一个值时,另一个量因之趋近的值(不是严谨定义)。极限的概念是微积分的基础。AS pure math中没有太多提到极限,但是掌握极限对后续数学的理解是很重要的。

x\rightarrow a 表示x无限接近于a
\lim_{x\rightarrow a}f(x) 表示当x无限接近于a时f(x)无限趋近的值,其中lim是limit的简写
\infty 表示正无穷, - \infty 表示负无穷。注意无穷这个概念只有在极限的语境下才成立。你不能说 f(x)= \infty ,只能说 \lim_{x\rightarrow a}f(x) = \infty
d, \delta \Delta 表示“变化”,加在一变量前面表示这一变量的变化值。
\lim_{x\rightarrow a+}f(x) 指x趋近于a却大于a时f(x)的极限,即x趋近于a时f(x)的右极限。类似的, \lim_{x\rightarrow a-}f(x) 是x趋近于a时f(x)的左极限。
[a,b] 指闭区间a,b(包含两端),而 (a,b) 指开区间a,b(不包含两端)

顺便提一下,极限 \lim_{x\rightarrow a}f(x) 存在的前提是左极限存在,右极限存在,且左右极限相等。

接下来的文章中我们会cover更多有关极限的内容。

\frac{d}{dx}f(x) f’(x) 都表示 f(x)的关于x的导数。 \frac {df}{dx} \lvert _{x=a} 表示当x=a时导数的值。
定积分符号 \int 实际上是拉长的S,表示面积

4. 运算符号

我们现已接触过的数学运算符号有加减乘除等,在高中的国际课程中将接触更多的运算符号。

a! 表示从正整数a开始,乘(a-1)(a-2)... 一直乘到1。在counting中的意义是将a个元素排序
P^n_m= \frac{m!}{(m-n)!} 表示从m个元素中选n个进行排序
C^n_m = \frac {m!}{n!(m-n)!} (_n^m) 表示从m个元素中选n个,不排序。

5. 求和符号

如何简便地表示 1-4+7-10+13-16... 的值?可以用求和符号sigma \Sigma .

\sum _{i=1}^{i=n}a_i 表示对于i从1到n的所有自然数值, a_i 的所有对应值的和,即 a_1+a_2+a_3+...+a_n 注意这里i只是一个虚拟变量,用来给不同的a的值标记,可以用j,k等代替

因此我们可以写下 1-4+7-10+13-16... = \sum _{i=1}^{ \infty}{(-1)^{i-1}(-2+3i)}

注意求和符号右边的表达式可以不包含虚拟变量。如 \sum _{j=1}^{5}5 = 5+5+5+5+5 = 25

当两个求和符号连续出现时,先计算右边的和,再对展开后的所有项计算左边的和。例如: \sum _{i=1}^{2} \sum _{j=1}^{3}ij = \sum _{i=1}^{2}(i+2i+3i)=(1+2+3)+(2+4+6)=18

6. 求积符号

类似于求和符号,

\prod _{i=1}^{i=n}a_i 表示对于i从1到n的所有自然数值, a_i 的所有对应值的积,即 a_1 \times a_2 \times a_3 \times... \times a_n

注意上面提到的 阶乘(!),P都可以用求积符号表示。

a!=\prod _{i=1}^{a}i

P^n_m = \prod _{i=m-n+1}^{m}i

7. 短句缩写

数学证明中为了使语言变得更加精炼,常常用符号代替一些短句。

\forall 代表“对于所有的
\exists 代表“存在”
s.t. 代表“使得(such that)”
\Rightarrow 代表“意味着”(即推导出)
\Leftrightarrow 代表“等价于”(即可互相推导出)

学习了这些以后,你至少能明白下面这段文字在说什么了

不需要看懂

\forall P\in \{readers\mid likeThisArticle\}, P=\{veryveryveryBrilliantAndAdorable\}

Travis

编辑于 2021-06-22 18:35

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