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看数学专业的学生如何用数字描述万千世界

2021/11/18/周四 17:33

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如果到了大学申请阶段,还有人想要以数学专业为主要的申请方向,那你一定会觉得他对数学是真爱了吧。今天就让我们来看看,为了追求这种真爱,他需要付出哪些努力,以及他最后会得到什么样的收获呢?

01、什么是数学

留学届的维基百科 College Board 对数学专业的解释是这样的:

"Math majors study quantities, forms, and symbolic logic in such subjects as algebra, geometry, calculus, logic, topology, and number theory.As a math major, you’ll study this language and learn how to use it to describe the world. You’ll explore calculus, modern algebra, and other high-level math in the purest light."

翻译过来就是:

“数学专业的学生研究代数,几何,微积分,逻辑,拓扑和数论等学科的数量,形式和符号逻辑。数学专业的学生学习该语言,学习如何使用它来描述世界;并将以最纯粹的角度探索微积分,现代代数和其他高级数学。”简而言之,数学也是一种 “语言”,它通过对数量、结构、变化、空间、信息等相关概念的研究,来解决现实世界中的任何问题。

数学专业通常被笼统地分为纯数学(Mathematics)和应用数学(Applied Mathematics)两种类别。

纯数比较注重理论的学习,会学习代数、分析、几何、拓扑、数理逻辑、数学模型等方面的知识。在纯数领域内,经常被探讨的四个概念是:

数量:数量的研究起源于数,一开始为熟悉的自然数、整数、自然数及整数的算术运算

结构:许多数学物件都有着内含的结构

空间:空间的研究源自于几何

变化:了解和描述变化,在自然科学里是一普遍的议题,而微积分更是研究变化的有利工具

应用数学则是用数学知识去解决某个领域里的实际问题。有些大学在应数专业的设置上有比较具体的方向,比如偏计算机方向的应用数学、偏物理方向的应用数学或是偏金融经济的应用数学。以下是一些学校专业的举例:

02、数学专业都学些什么

美国大学的数学专业一般在设置在文理学院下,几乎所有前 50 的院校都开设有数学本科,且基本没有专业上的特殊要求。我们以哥大为例,来看一下常规的数学专业学习路径是什么样的。一般来说,数学专业学生会在大一大二时学习一些必要的理科课程。俗话说 “数理化不分家”,学生不仅要学数学领域的基础课程,也要学习物理和化学领域的基础课程。

到了大三大四,学生就需要考虑未来的研究方向是什么,然后去选择对应的课程类型。如果是想做数学研究,那就多选择一些纯数方面的课程;如果是想走更加实际应用的路线,那就多选择一些应数方面的课程,甚至是跨专业的课程。

不管最终的选择是什么,大部分数学专业的学生要学习的数学类基础课程都是差不多的,比如:

Combinatorics 组合数学

Differential equations 微分方程

Discrete mathematics 离散数学

Elementary statistics 统计学原理

Linear algebra 线性代数

Modeling 数学建模

Modern algebra 近世代数/抽象代数

Modern geometry 近世几何

Multi-variable calculus 多变量微积分

Number theory 数论

Real analysis 实数分析

Single-variable calculus 单变量微积分

Topology 拓扑学

03、数学专业的就业前景怎么样

数学专业的就业前景非常好,学生在毕业后可在以下这些领域内进行职业选择,而且大多都是高薪待遇:

工程领域:

比如机械、电气工程、计算机等领域,可以从事研发、设计、测试等工作

银行领域:

可以去投行做风险评估,也可以去零售银行开发新的理财产品等

精算领域:

有些大学会在本科阶段开设精算数学专业。

精算领域非常需要数学、统计学、模型等方面的知识,如果想从事精算工作,或者想学习精算的话,一定要打好数学和统计基础,因为精算领域的工作需要用到概率论、投资理论、统计概念、数学建模技术来分析统计数据,以评估风险

数学研究领域:

可以在大学或者研究机构研究数学原理、数学模型,可以用数学的方法解决实际的问题,还可以对抽象的定理进行研究,得出一些新的结论

统计领域:

很多大公司都需要专业的统计人员,统计人员需要收集客户资料、分析客户数据,为产品的研究提供参考

教育领域:

可以在中学、大学进行数学教学,如果想要从事教育方面的工作,一般需要研究生及以上的学历 

若本科数学专业的学生之后想选择进一步申请研究生,那他可申请的专业范围也是非常广泛的,比如:

商科方向:金融、会计、市场营销等

理科方向:金融数学、统计、数据科学等

工程方向:金融工程、数据工程等

那么,数学专业毕业生可以尝试的具体高薪岗位有哪些呢?以下是三个比较常见的岗位:

Actuary 精算师:精算师不仅需要有扎实的数学基础,能熟练地运用现代数学方法和数据对未来变化的趋势做出分析、判断,同时还要对法律、税务制度、财务会计、投资有透析的了解,特别是对风险具有敏锐的洞察力和处理各种可控风险的能力

Glassdoor 上给出的在美精算师薪资参考:

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Quant 金融工程师:如果你选择做一名 Quant,那你要确保自己已熟练掌握 real analysis, measure-based probability theory, stochastic processes and stochastic calculus 等方面的知识。Quant 的工作内容是设计并实现金融的数学模型,包括衍生物定价,风险估价或预测市场行为等。商业银行、投行、对冲基金、会计公司、软件公司等企业都非常需要 Quant 人才。

Glassdoor 上给出的在美金融工程师薪资参考:

Data 方向:众所周知,与数据相关的岗位是近两年来的最热门职位。对于数学专业的同学来说,他们拥有天生和数字打交道的敏感,对数据的处理能力不在话下,但劣势就是欠缺把数据背后的商业现实反映出来并形成 report,指导公司进行决策的能力。Glassdoor 上给出的在美数据分析师薪资参考:

04、数学专业强校有哪些

根据 QS 的排名,在数学专业上优势明显的美国大学有 MIT,斯坦福,哈佛,加州伯克利,普林斯顿,加州洛杉矶,加州理工,哥大,芝大,纽大,密歇根安娜堡等等。这里要特别提一句,一般很少有大学会开设纯数专业,但密歇根安娜堡是个例外,它是前 30,甚至是前 50 大学中少有的拥有 Pure Mathematics 专业的学校。对于那些单纯想要探索数字之美的学生来说,该专业会是一个非常理想的选择。

另外,在选校时还要特别留心,有一些大学虽然综排不高,但是其数学专业的申请难度却不低,比如威斯康星麦迪逊、德州奥斯汀、德州农工、明尼苏达双城、华大西雅图、普渡。这些学校本身在 STEM 专业上就很有优势,而数学作为 STEM 专业中非常重要的一门学科,自然也会在申请上更具挑战。

05、申请数学专业需要做哪些准备

除了对数字、方程和解题方法的理解,在数学专业的学习过程中还需要学生具备批判性思维、解决问题以及定量推理的能力。同时,数学专业的学生还需要能够形成复杂的想法,构建逻辑论点并尝试在实践中运用数字的力量。一言以蔽之,具备创意和严谨双重属性的人比较适合数学专业。

如果你决定了要申请数学专业,那么我们建议你在高中阶段就要开始学习高级微积分、线性代数或相关课程,通过挑战高难度课程展现自身的数学学习能力。如果你有分析、线性代数、复杂变量、偏微分和常微分方程、概率论等方面的课程背景,会更加加分。参加 AP 课程的同学,我们会建议你的 AP 选课中尽量包含 AP Calculus BC 微积分 BC、AP Statistics 统计、AP Computer Science AP 计算机科学这些科目。

除了高阶的数学课程,排名较高的院校都会至少把数学竞赛作为另一项重要的参考因素,比如说计算机专业排名第一的卡内基梅隆大学会直接建议学生在 Common App 的信息表上填写 AMC 和 AIME 的分数。所以我们建议想要申请数学专业的学生,对于竞赛的参与依然需要有足够高的重视程度。目前比较主流数学竞赛有 AMC 8/10/12、S.T.Yau High School Mathematics Award 丘成桐中学数学奖、HiMCM 美国高中数学建模大赛,建议大家至少集中精力参加一个,并且要拿到一个比较漂亮的成绩。

如果没有机会参加竞赛,那最好能够参与和数学相关的研究课题,或者是含金量高的数学类夏校。数学科研类项目可以考虑参加 RSI、Pioneers China Program,夏校我们推荐这些含金量比较高的项目:俄亥俄大学主办的 The Ross Program、斯坦福大学举办的 SUMac 数学营、波士顿大学举办的 PROMPS 数学营、Program in Mathematics for Young Students PROMYS 青年科学家数学夏令营。

以下是一个数学专业常见申请时间轴,供大家参考。

以上就是关于美本数学专业和申请要求的介绍。和其他 STEM 专业一样,数学专业也需要申请人突出他对数学的热爱,以及在某个细分领域内有比较深入的理解。如果你做好了迎接挑战的准备,那就早点开始行动吧~





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