那些DSE同學所不知道的事--那些年的A-level數學

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2017-05-04 11:42:50
又到公開試的季節,看到同學們為努力讀書,與公開試搏鬥,好不青春。

小弟當年讀的是舊制課程,考的是舊制公開試。據小弟所知,轉了新制後,有研究報告指學生的數理能力持續下降,甚至有大學課程要開enrichment課程,為同學惡補大學所需的數學,好讓他們可以趕得上大學的進度。

當然,小弟不是教育的專家,也不知道轉制對同學數理能力的影響有多大。但起碼從「美學」的角度來說,新制大幅度刪減AL課程,同學的確少了很多機會去接觸一些優美又奧妙的數學課題,又無辨法可以對數學的嚴謹有所認識。相較起DSE數學以運算為主,A-level數學著重的嚴謹的思維與邏輯,及對數學「美學」的觸覺。從一堆看似不相干的數學結果中推論出優美的新結論,那種快樂及滿足感是純粹做運算無可比擬的。對小弟來說,DSE的數學是「工匠」的數學,AL的數學是「藝術家」的數學(雖然也只是很初階的「藝術家」數學)。

即使以實用性來說,A-level數學的複數、圓錐曲線、微分方程等也是科學、工程,甚至是金融經濟中必不可少的數學工具。

所以小弟突然有感而發,想跟大家分享一下舊制的數學課程,並給大家看一下當年的試題,感受一下當年的數學之美。

所謂的A-level,全稱Advanced level,有兩科數學科,分別是Pure Mathematics(純粹數學)及Applied Mathematics(應用數學)。另外有一科AS-level(Advanced Supplementary Level)的Mathematics and statistics(數學及統計學),AS-level相等如半科的A-level,所以課程簡單得多,比較貼近今天DSE數學的M1,小弟就不在此多討論了。

Pure Mathematics分兩份卷,卷一是代數,卷二是微積分。

當年Pure Mathematics難到最多同學,但同時也是最美及最巧妙的課題,自然是inequalities。這個課題非常考同學的數學觸覺,可惜今天的同學已經無機會接觸到AM-GM inequality、Cauchy-Schwarz inequality等大名鼎鼎的數學不等式。以下是一題當年典型的inequalities題目:



另一個消失了的大課題是complex number(複數),今天的DSE課程只是約略地談及複數的運算,已經沒有了Argand diagram、De Moivre’s theorem等重要概念,須知道這兩個概念甚至在再舊一點的時代甚至只是會學程度(中五程度)的課題。Complex number在科學計算中是非常有用的工具,電學、波動學,甚至量子力學都會見到它們的影子。單從數學來說,它也是我們分析高次方程及三角函數的有用工具。把複數結合三角函數,往往會得出一些意想不到的巧妙結果:



以下是一題很精彩的高次方程問題,分析高次方程的實數根的數量,當中也隱隱地滲透一點複數的概念:

2017-05-04 11:43:26
至於卷二的微積分,其實當中的運算大多都不複雜,但同學一定要對基本的微積分概念,如limit、differentiability、continuity、fundamental theorem of calculus,甚至是微分及積分的定義都有透徹的了解,不是「計到就算」。可以就,這份卷可以讓同學淺嚐數學一門分支──analysis的威力。





2017-05-04 11:44:20
至於Applied Math,當年應考的同學不多,大家對它的認識也應該不太深。先談談卷二,卷二有三大課題,分別是微分方程、數值分法,及概率與統計。三個課題都異常地實用,在物理、化學、醫學,甚至生態學、傳染病學、經濟學、金融學。特別是微分方程,引入這個課題簡直是為一絕,可以說是為同學通往高階科學開了一對門,引入一線光。小弟很難用三言兩語說得明白微分方程在科學中有多重要,但真的,懂科學的人自然懂微分方程有多重要。以下是當年的幾題微分方程題目:





數值方法可被視為合法的「出貓」,有很多數學問題,基本上都是不可能給出確實的答案。但數值方法是非常有用的數學工具,令我們可以求出一個非常接近答案的近似值。

以下是一題Newton's method的典型題目。當年小弟在考會考時遇到不典型的方程式時,也很愛「出貓」用Newton's method幫手找個數值答案,按計數機幾下就找到答案,不用甚麼腦力(雖然這方法不在會考課程中)。



Taylor series又是另一個重要的數值方法:
2017-05-04 11:46:14
最後才談Applied Math卷一,小弟一直覺得卷一是一份非常神奇的卷。它根本不是一份數學卷,而是一份撤頭徹尾的物理卷,考的是力學。但它考的力學自然比「正規」物理卷難得多,而且也要大量用到微分方程等的數學工具。其實,力學也確實是一個需要大量數學應用的領域。其實會考程度的Applied Maths也曾經在八十年代之前有過一份paper 3是考力學的試卷,可見力學曾經也是中學數學的一個重要元素。可惜到今天,力學已經全面退出數學的舞台。

下面是一題SHM(簡諧運動,simple harmonic motion)的題目。可惜到今天,不但數學課程裡看不到它的蹤影,就連物理課程都不再教了,鳴呼哀哉。



最後,送多一題projectile motion及一題circular motion的問題給大家:





原文及solution:
http://drstanford.blogspot.hk/2017/04/dsea-level.html?m=1
2017-05-04 11:46:26
雖然唔係讀Maths
但而家唸返起個陣A level
真係唔知點解自己可以捱得過

利申:個陣讀Account 同business studies
2017-05-04 11:48:17
雖然唔係讀Maths
但而家唸返起個陣A level
真係唔知點解自己可以捱得過

利申:個陣讀Account 同business studies

我當年applied maths同pure maths 20年past paper各做左2次

最後一科B一科C,屌出來
2017-05-04 11:51:31
數學白痴engin仔表示全部都好似唔識
2017-05-04 12:00:23
好文一推
2017-05-04 12:03:13
雖然唔係讀Maths
但而家唸返起個陣A level
真係唔知點解自己可以捱得過

利申:個陣讀Account 同business studies

我當年applied maths同pure maths 20年past paper各做左2次

最後一科B一科C,屌出來


成日覺得讀得applied maths 本身都係精英中的精英
你pure phy 坐底al c 先會去試applied maths
拉curve下自然好殘酷,總有精英為精英中的精英墊底

總結係,bio 人覺得 applied maths 唔抵讀
2017-05-04 12:04:31
雖然唔係讀Maths
但而家唸返起個陣A level
真係唔知點解自己可以捱得過

利申:個陣讀Account 同business studies

Econ business Applied Math
2017-05-04 12:37:25
雖然唔係讀Maths
但而家唸返起個陣A level
真係唔知點解自己可以捱得過

利申:個陣讀Account 同business studies

我當年applied maths同pure maths 20年past paper各做左2次

最後一科B一科C,屌出來


AL 死操past paper 冇用
只係CE 同 DSE 先可以死操高分

AL死操係secure到有個C,ABC咩grade就睇當日表現,你平時操到幾熟都好落場做卷未必可以100%發揮到
2017-05-04 15:34:41
輕輕一推
2017-05-04 15:39:38
pure+phy+applied

讀通一科變三科
2017-05-04 17:39:35
咁你覺得而架DSE邊科最接近AL?
M2算唔算?
2017-05-04 19:05:31
咁你覺得而架DSE邊科最接近AL?
M2算唔算?

只可以話M1 97%似AS maths and stat
2017-05-04 20:24:14
咁你覺得而架DSE邊科最接近AL?
M2算唔算?

只可以話M1 97%似AS maths and stat

M2 只係a maths級數
locus vector好似cut埋,即係連a maths都唔足
2017-05-04 20:30:52
咁你覺得而架DSE邊科最接近AL?
M2算唔算?

只可以話M1 97%似AS maths and stat

M2 只係a maths級數
locus vector好似cut埋,即係連a maths都唔足

Locus 變咗core math 要讀
Vector 仲有,仲多咗3D vector
2017-05-04 20:44:41
咁你覺得而架DSE邊科最接近AL?
M2算唔算?

只可以話M1 97%似AS maths and stat

M2 只係a maths級數
locus vector好似cut埋,即係連a maths都唔足

Locus 變咗core math 要讀
Vector 仲有,仲多咗3D vector

3D vector 即係cross product都要?
2017-05-04 20:48:12
一理通百理明 明白了計算可變簡單~~
2017-05-04 21:16:04
咁你覺得而架DSE邊科最接近AL?
M2算唔算?

只可以話M1 97%似AS maths and stat

M2 只係a maths級數
locus vector好似cut埋,即係連a maths都唔足

Locus 變咗core math 要讀
Vector 仲有,仲多咗3D vector

3D vector 即係cross product都要?

Yes, 去到 scalar triple product
2017-05-04 23:39:19
聽講以前讀pure maths/applied maths唔可以同時讀埋m&s, 背後原因係唔想讀stat既文商人被理科人屈
到底係咪真係因爲咁?
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