MMACADEMY 数学思维陪伴营 WEEK 12 助教:37

函数的唯一输出:从"一对多"到确定性的提取

函数逻辑指向的是"问题解决"

坏掉的面包机

大家好!我是 37。

上周我们借助面包机,一起初步感受了函数的三要素:输入、关系、输出。

坏掉的面包机:37站在面包机旁,面包机输出了蛋糕、馒头等非面包产品,旁边气泡写着

我在理解这三要素的过程中,脑中突然冒出一个问题:当我投入固定的原材料,并按下面包功能键,是否有可能我得到的并不是面包,而是蛋糕、馒头,甚至是一团死面呢?

从形式上看,这个过程仍然可以拆解为"输入——关系——输出"。同样的输入必定对应唯一结果:如果输出的不是面包,则面包机坏了。

如果世界是混乱的,数学错了吗?

如果世界是混乱的,数学错了吗?——37手捧

这让我联想到现实生活里的"一对多"场景:同样的气象数据模型,可能出现不同的天气结果;相同的发车时间(同样的起始点和终点),可能对应不同的到达时间;同样的广告,有的人买,有的人无感,还有的人反感……那么,这样的关系还能被称为函数吗?

我想起吴老师在《AoPS 代数本原解析》及《微积分与中等数学:现代数学的思想、理念与表现形式》系列讲座中反复强调的函数唯一规则——

不能存在 1 个输入却得到多于 1 个的输出。

在这一简单却强大的约束下,像上述"一对多"的关系自然就不再属于函数。但新的疑问随之而来:既然现实中存在大量"一对多"的关系,那吴老师所说的"一切皆是函数,所见皆是方程"岂不是与现实矛盾?

函数逻辑指向的是"问题解决"

为了

直到在《微积分与中等数学:现代数学的思想、理念与表现形式》函数主题的答疑环节中,吴老师指出——

函数逻辑指向的是"问题解决"

那一刻,我豁然开朗——如果一个输入对应多个输出,就无法被描述、无法被控制、无法被预测,自然也就无法用来解决问题。

因此,"一切皆是函数"并不是说世界天然呈现函数关系,而是指:当我们试图理解世界、描述世界、预测世界时,会从纷繁复杂的关系中,识别并抽取那部分可重复、可描述、可预测的模式——也就是能够用函数表达的确定性关系。这是一种理解世界的方式,是为了让变化可描述,是为了使世界可预测,也是为了让问题变得"能算、可控、可推断"。比如,找到让面包机"百分百"出面包的确定函数关系,或者从复杂的天气变化中识别那些固定的气象规律,从变动的交通时间中抽取出稳定的运行模式。

所以,如果我投入固定的原材料并按下面包功能键,却无法始终得到面包,那它就无法满足我的需求。我想,是时候更换面包机了。

生活中,你希望哪些事情像函数一样确定?哪些事情像盲盒,充满惊喜?你更喜欢确定的关系,还是不确定的关系?欢迎大家在群里分享你的体验和思考!