好書試閱

數學的學習通常依循下面這3個步驟:

⑴ 學習新概念
⑵ 理解定理或公式的意義
⑶ 解題

但日本的高中太過重視定期考試和大學入學考,在學習上經常過於偏重⑶的部分。學生也因此弄錯原本的目的,自始至終都在「背下解題方法來解題」。如此一來,對於解不開問題的學生,數學就變成了一種苦行;而對於解得開問題的學生,數學將變成一種只關心能不能解開問題的問答遊戲。無論是上述的哪一種,高中生都很難感受到學習數學的意義和目的。
另一方面,大學數學則更著重上面的⑴和⑵。這是因為大學將數學視為一種學問。既然是學問,那麼自不用說,最重要的就是掌握學習的意義和目的,了解「新概念是什麼」、「通過這個新概念可以得知什麼」。


俯瞰高中數學的「全貌」,感受大學數學的「入口」
本書既以《高中數學總整理》為題,最重要的主題自然是回答「什麼是高中數學?」這個問題。
換句話說,我們要重新從學問的角度來認識高中數學。正因為如此,本書將花費大量篇幅在介紹應該得學習的概念,以及定理與公式的推導。讀者幾乎不需要任何預備知識。各單元的內容都會從基本的部分開始講解,因此不需要擔心。我有自信,讀者只要像堆積木一樣按部就班地閱讀,一定能夠豁然開朗,領悟「原來當時教的那個數學定理是這個意思啊!」。
此外,各節準備的練習題,大家也不必真的去算(當然,如果對自己的實力有自信,請務必挑戰看看)。只要透過每一題附帶的解說和解答,了解到即便沒有「解題技巧」,只要理解概念、定理和公式的本質,也照樣能解開這些問題就足夠了。
在這層意義上,即使是「不知道怎麼學數學」、「不論背了多少解法也還是不會算」的現役高中生,相信也一定能從本書中獲益。
除此之外,本書幾乎每個單元都設有專欄,為讀者介紹高中學到的數學知識在歷史上是如何誕生的,又對社會有什麼用處,以及高中數學和大學數學之間的關聯。相信從不同於教科書的角度認識高中數學,能幫助大家對它產生「更立體的理解」。

事實上,本書乃是同系列的《微積分總整理》(繁中版東販出版)的「小弟」。前作全部的篇幅都專注在高中數學的最頂點「微分與積分」,盡可能鉅細靡遺地介紹它們。而本作的精神依然不變。
不過,由於微分和積分的內容會跟前作有所重疊,因此做為一本「『超』概論」性質的著作,本書將只會介紹微積分的概念部分。若對微積分詳細的定理和公式推導有興趣,請務必讀讀看前作。


本書的結構與「數學地圖」
日本高中生經常「迷失在數學中」的另一個理由,大概是因為看不出各單元的內容之間有何關聯吧。由於學校的課程都是按照既定的課綱,一個單元緊接著一個單元地教下去,因此很少高中生有時間去消化剛學過的單元屬於哪個領域,又跟以前學的單元有什麼關聯。
所以,本書重新將高中數學的內容劃分為以下7個大章:

‧第1章:幾何學
‧第2章:代數學
‧第3章:解析幾何學
‧第4章:數論與數列
‧第5章:分析學
‧第6章:機率與統計
‧第7章:銜接大學數學的數學

同時也請參考下下頁附贈的「數學地圖」,綜覽各個領域分別位於哪個位置。這張圖涵蓋了中學、高中、大學(一、二年級範圍)的數學內容,並聚焦在高中數學的部分,整理出了高中數學跟前後2個階段之間的關係。
日本高中數學中占比最大的幾何學(第1章)、代數學(第2章)、分析學(第5章),合稱為「數學的3大領域」。不過近年為了回應社會需求,機率與統計(第6章)相關的單元比例相較於以前有所增加。屬於中學數學的「圖形」、「數與數式」、「函數」、「資料的運用」這4個領域則是上述這幾個領域的地基。
幾何學和代數學,在笛卡兒引入了變數和座標的概念後,結合成了解析幾何學(第3章)。至於處理「1, 2, 3, ⋯」等自然數的數論和數列(第4章),跟其他領域的關係比較薄弱,可說是需要獨特想像力的特殊單元,不過數列的知識在在學習極限和n×n矩陣的成分時也會用到,因此不可不學。
進入大學後,第一年度通常會學「微積分」和「線性代數」。而處理1次方程式的線性代數會用到向量和矩陣,因此我將這2個單元放到了「銜接大學數學的數學」(第7章)的部分。還有,雖然「矩陣」已不在日本現行的指導要領(相當於台灣的課程綱要)內,但直到不久前都還是高中數學的單元,所以本書還是刻意放了進來。至於在現行指導要領中「復活」的「複數平面」也放入了第7章中。

對於準備再次航向高中數學這片大海的你,接下來的航路恐怕將十分漫長。但別擔心,我將成為導航者一路引領你,直到看清這片大海的全貌。等到讀完這本書時,相信高中數學對你將不再神祕。與此同時,若本書能成為你投入數學這門「學問」的契機,那更將是我身為筆者最大的榮幸。
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