数学中的生物学特性----遗传和变异

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了数学中的生物学特性----遗传和变异相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

数学中的生物学特性----遗传和变异

说明:此篇博文,是授课偶得,纯属玩笑之举,脱离了数学的严密性,不过从其他学科来解读数学,也不失一乐,读完也许能更深的体会到万事万物都是有关联的。

学习过生物学的人大抵都知道,子代会接受父代的遗传,当然也会有部分的变异。用这一观点我们也能解释数学上的函数问题。

比如,已知函数\\(f(x)=x\\)和函数\\(g(x)=\\cfrac{1}{x}\\),都是我们高中阶段需要熟练掌握的函数之一,那么函数\\(h(x)=x+\\cfrac{1}{x}=f(x)+g(x)\\),所以函数\\(f(x)\\)\\(g(x)\\)可以看成函数\\(h(x)\\)的父代,函数\\(h(x)\\)可以看成子代。

那么子代函数\\(h(x)\\)和父代函数\\(f(x)\\)与g(x)在图像和性质上有没有关联呢,他们又是如何关联的呢?从生物学的角度解读数学有没有其应用价值?这些问题才是我们需要关注的。
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回顾:如图所示的红色为函数\\(f(x)=x\\),定义在\\(R\\)上,奇函数,在\\(R\\)上单调递增,关于点\\((0,0)\\)对称;
蓝色的函数\\(g(x)=\\cfrac{1}{x}\\),定义在\\((-\\infty,0)\\cup (0,+\\infty)\\)上,奇函数,在\\((-\\infty,0)\\)\\((-\\infty,0)\\)上单调递减,关于点\\((0,0)\\)对称;

借助高中的导数这一工具,我们可以自行做出函数\\(h(x)\\)的图像,如绿色所示。

定义在\\((-\\infty,0)\\cup (0,+\\infty)\\)上,奇函数,在\\((-\\infty,-1)\\)\\((1,+\\infty)\\)上单调递增,在\\((-1,0)\\)\\((0,1)\\)上单调递减,关于点\\((0,0)\\)对称;

那么从生物学角度怎么解释呢?

为了好解释,我们不妨对应定义函数\\(f(x)\\)为父本,函数\\(g(x)\\)为母本,函数\\(h(x)\\)为子代;

在某一个性状(比如身高)上,父本和母本中,谁的基因更强大,子代自然就接受谁的遗传基因,也是符合优胜劣汰的自然法则。

定义域的遗传:定义域和母本保持一致,为\\((-\\infty,0)\\cup (0,+\\infty)\\)

值域的遗传:值域为\\((-\\infty,-2]\\cup [2,+\\infty)\\),二者兼有,并且有变异。

单调性的遗传:由于父本和母本在点\\((1,1)\\)\\((-1,-1)\\)处相交,故在直线\\(x=-1\\)和直线\\(x=1\\)的两侧单调性可能发生变化。

在区间\\((-\\infty,-1]\\)上,接受父本,单调递增;在\\([-1,0)\\)上,接受母本,单调递减;

\\((0,1]\\)上,接受母本,单调递减;在\\([1,+\\infty)\\)上接受父本,单调递增。

奇偶性的遗传:同时接受父本和母本,奇函数。

对称性的遗传:同时接受父本和母本,关于点\\((0,0)\\)对称。

那么如何用函数\\(y=x+\\cfrac{1}{x}\\),来研究\\(y=e^x+\\cfrac{1}{e^x}\\)的图像?

那么如何用函数\\(y=e^x\\)和函数\\(y=x^2+2ax(a>0)\\)的性质,来研究\\(y=(x^2+2ax)e^x\\)的图像?

以上是关于数学中的生物学特性----遗传和变异的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

UOJ #577. 基因变异

不连续变异与不连续变异~~急~

变异简介

不同生物的进化过程不同,是DNA和啥不同

遗传算法

搜索技术——遗传算法