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El nivel de conocimientos necesarios para los estudios de posgrado

Estaba en clase, y vi a un estudiante de posgrado que demostraba un teorema de análisis real, uno que me resultaba bastante difícil y que nunca había intentado comprender a fondo, sin ningún esfuerzo. Esto me llevó a preguntarme: ¿a qué nivel debo conocer el material que aprendo en mis clases de matemáticas? En particular, si quiero ir a la escuela de posgrado, ¿a qué nivel debo exigirme? ¿Debería ser capaz de reproducir las pruebas de todos los teoremas principales desde cero en una pizarra, comprendiendo completamente todas las técnicas utilizadas?

Esto no es realmente una norma impuesta por el trabajo del curso, que requiere el conocimiento de los enunciados de los teoremas y cierta capacidad de resolución de problemas.

Así que la pregunta realmente es: ¿debería salir de la licenciatura entendiendo no sólo los enunciados de los resultados en clase, sino también las pruebas?

Además, por experiencia personal, ¿este enfoque del estudio ayuda a resolver problemas matemáticos?

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Alfred Yerger Puntos 2168

Hay muchas maneras de dividir la capacidad matemática de uno en etapas para medir su progreso y preparación para algo más profundo. Las etapas no están estrictamente divididas, por lo que es posible avanzar y retroceder entre diferentes etapas, y puedes estar en diferentes etapas con diferentes áreas de estudio. Esta es una de las formas que se aplican en este contexto.

En la primera etapa, se aprende a calcular. No hay teoría ni generalidades. Hay números, ecuaciones, matrices, etc., y en este punto, el único trabajo del estudiante es conseguir moverlos bien. Esta es la parte de tu educación matemática, desde que eras un niño pequeño aprendiendo a contar, hasta que empezaste a hacer matemáticas en serio.

En la segunda etapa, se aprende qué son las pruebas y cómo construirlas. Aprendes a demostrar teoremas estándar, y en cada clase que tomes se demostrarán todos los teoremas, excepto posiblemente algunos muy difíciles que están fuera de la clase. Se espera que aprendas cómo van estas demostraciones y cómo se relacionan entre sí, y puede que incluso se te pida que las reproduzcas. La mayoría de la gente hace esto durante casi toda la licenciatura.

En la tercera etapa, en lugar de aprender pruebas, ahora se aprenden técnicas de demostración. Al tener una gran cantidad de ideas a tu disposición, ya no necesitas ver cada detalle de una demostración para saber cómo funciona (a menos que sea realmente técnica). Cuando ves un teorema, no te limitas a recitar los pasos de la prueba que has memorizado. Piensa en qué tipo de ingredientes forman parte de la demostración y los une. Esto no quiere decir que seas capaz de reproducir todos los teoremas que has aprendido sin problemas -por supuesto, la gente se olvida de cosas todo el tiempo-, pero significa que, sabiendo lo que sabes sobre el tema, puedes redescubrir y volver a montar la demostración sobre la marcha, incluso si eso significa que te tropieces de vez en cuando.

Yo diría que, con toda probabilidad, a partir de su pregunta, usted se encuentra en la segunda etapa, y pregunta sobre lo que significa pasar a la tercera etapa. ¿Hay que conocer todos los argumentos de cada teorema para ser un buen matemático? No, por supuesto que no. Aprender todas las pruebas de cada teorema te llevaría años, y nunca llegarías a avanzar. En cambio, la única manera de pasar de la segunda a la tercera etapa es aprender todas las pruebas que puedas y analizarlas a fondo. Encuentra sus pasos cruciales, las cosas fundamentales que las mantienen unidas, y reflexiona sobre ellas. Luego, pasar a la tercera etapa consiste en buscar formas de utilizar esas observaciones fundamentales para otros problemas.

Espero que esto ayude.

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erfink Puntos 737

Como primera respuesta de paso, ¿qué nota crees que vas a recibir en el curso que mencionas? Si estás en camino de obtener un sobresaliente, es de suponer que el profesor piensa que estás aprendiendo el material al nivel requerido. Del mismo modo, una escuela de posgrado se fijaría en las notas que has recibido como un indicador de tu capacidad para las matemáticas de nivel de posgrado.

Como otra consideración, probablemente eres igual de fantástico para un estudiante de Calc I--¡Cómo tomaste la derivada tan rápido! ¿Cómo has podido memorizar el Teorema del Valor Medio? El estudiante de posgrado que mencionas ha tenido la ventaja de estudiar este material durante mucho más tiempo y ha podido interiorizar mejor los teoremas y las pruebas que a ti te parecen densas.

Golpear el ejemplo del Teorema del Valor Medio en el suelo usando la lente de El excelente artículo de Terry Tao Una progresión de la comprensión podría ser así:

  • Estudiante de Calc I: Ni idea de lo que significa esto, es un "hecho totalmente obvio". Utilízalo para obtener la respuesta en la parte de atrás del texto, ¿quizás algunas analogías con velocímetros o algo así?
  • Estudiante del primer curso de análisis: Puede producir un $\epsilon$ - $\delta$ prueba dado el enunciado exacto, puede construir (laboriosamente) contraejemplos cuando se eliminan varias hipótesis.
  • Estudiante de posgrado: Algo sobre la tasa media de cambio y las derivadas; recuerda que es una consecuencia del Teorema de Rolle y tiene relación con la continuidad de Lipschitz. Haz un dibujo convincente y haz ingeniería inversa de las hipótesis. Convierte la imagen convincente en una prueba rigurosa si lo deseas.

Como reflexión final, memorizar pruebas difíciles al pie de la letra es una terrible pérdida de tiempo. En su lugar, estúdielas para aprender cómo está estructurada la demostración, por qué es necesaria cada una de las hipótesis y cómo encaja el teorema en el panorama matemático general. En mis propios estudios, rara vez memorizo el enunciado exacto de un teorema y una demostración. En su lugar, me centré en aprender qué hace que ese teorema funcione: ¿en qué otros teoremas/lemas/definiciones se basa? ¿Qué otros teoremas dependen de él? ¿Cuál es la estructura de la prueba "estándar": inducción, contradicción, división en casos, etc.? ¿Puedo construir contraejemplos sencillos si se elimina alguna de las hipótesis?

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Aperson123 Puntos 58

Yo creo que sí. Además, comprender las pruebas es esencial para entender realmente el material. Yo miraría la entrada del blog de Calvin Newport sobre cómo consiguió la nota más alta en su curso de matemáticas discretas. Fue esencialmente esto: entender todas y cada una de las pruebas.

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