数学概念(mathematical concepts)是人脑对现实对象的数量关系和
空间形式的本质特征的一种反映形式,即一种数学的
思维形式。
正确地理解和形成一个数学概念,必须明确这个数学概念的内涵——对象的“质”的特征,及其外延——对象的“量”的范围。一般来说,数学概念是运用定义的形式来揭露其本质特征的。但在这之前,有一个通过实例、练习及口头描述来理解的阶段。比如,儿童对
自然数,对运算结果——和、差、积、商的理解,就是如此。到小学高年级,开始出现以文字表达一个数学概念,即定义的方式,如分数、比例等。有些数学概念要经过长期的酝酿,最后才以定义的形式表达,如函数、极限等。定义是准确地表达数学概念的方式。
许多数学概念需要用
数学符号来表示。如dy表示函数y的微分。数学符号是表达数学概念的一种独特方式,对学生理解和形成数学概念起着极大的作用,它把学生掌握数学概念的
思维过程简约化、明确化了。许多数学概念的定义就是用
数学符号来表达,从而增强了科学性。
许多数学概念还需要用图形来表示。有些数学概念本身就是图形,如
平行四边形、
棱锥、
双曲线等。有些数学概念可以用图像来表示,比如函数y=x+1的图像。有些数学概念具有几何意义,如函数的微分。
数形结合是表达数学概念的又一独特方式,它把数学概念形象化、数量化了。
通过调查、试验获得大量数据,用归组、制表、绘图等
统计方法对其进行归纳、整理,以直观形象的形式反映其分布特征的方法,如:
小学数学中的制表、
条形统计图、
折线统计图、扇形统计图等都是描述统计。另外计算集中量所反映的一组数据的
集中趋势,如
算术平均数、
中位数、总数、
加权算术平均数等,也属于描述统计的范围。其目的是将大量零散的、杂乱无序的数字资料进行整理、归纳、简缩、概括,使事物的全貌及其分布特征清晰、明确地显现出来。
人们在抛掷一枚硬币时,究竟会出现什么样的结果事先是不能确定的,但是当我们在相同的条件下,大量重复地抛掷同一枚均匀硬币时,就会发现“出现正面”或“出现反面”的次数大约各占总抛掷次数的: 左右。这里的“大量重复”是指多少次呢?历史上不少统计学家,例如皮尔逊等人作过成千上万次
抛掷硬币的试验,其试验记录如下:
可以看出,随着试验次数的增加,出现正面的频率波动越来越小,频率在0.5这个
定值附近摆动的性质是出现正面这一现象的内在
必然性规律的表现,0.5恰恰就是刻画出现正面可能性大小的数值,0.5就是抛掷硬币时出现正面的概率。这就是
概率统计定义的思想,这一思想也给出了在实际问题中估算概率的
近似值的方法,当试验次数足够
大时,可将频率作为概率的近似值。
例如100粒种子平均来说大约有90粒种子发芽,则我们说种子的
发芽率为90%;
某类产品平均每1000件产品中大约有10件废品,则我们说该产品的
废品率为1%。在
小学数学中用概率的统计定义,一般求得的是概率的近似值,特别是次数不够大时,这个概率的近似值存在着一定的误差。例如:某地区30年来的10月6日的天气记录里有25次是秋高气爽、晴空万里,问下一年的10月6日是晴天的概率是多少?