掌握数学美的规律
化繁为简,化难为简,力求简洁、直观。数学不仅仅是在运算 上,论证也更是如此。数学的公式与公理就是简洁美的最佳证 据之一。
数学的简洁性系指其抽象性、概括性和同意性,正是因为数学 具有抽象性和同意性,因而其形式应当是简单的。实现数学的 简单性(抽象、统一)的重要手段是使用了数学符号。
1。符
号
美
符号就是某种事物的代号,人们总是探索哟内个简单的记 号去表现复杂的事物,符号也正是这样产生的。 符号对与数学的发展来将更是极为重要的,它可使人们 摆脱数学自身的抽象与约束,集中精力于主要环节,这 在事实上增加了人们的思维能力。
数是科学的语言,符号则是记录、表达这些语言的文字。 正如没有文字,语言也难以发展一样。几乎每一个数学 分支都是靠一中符号语言而生存,数学符号是贯穿于数 学全部的支柱。
数学符号的产生(发明)、使用和流传(传播)却经历了一 个十分漫长的过程。这个过程的始终贯穿着自然、和谐与美。 如古代的埃及、巴比伦、阿拉伯和我国的各种记数方法的演 变。
数学美的简洁性
华罗庚教授说过:宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工 之巧、地球之变、生物之迷、日用之繁、……无不可用数 学表述。 著名科学家伽利略也硕果:“数学是上帝用来数学宇宙的文 字”。 数学之所以用途之广,系由其自身的特点决定。 简洁本身就是一种美,而数学的首要特点在于它的简洁数学家 L.J.。莫德尔说:在数学里美的各个属性中,首先要推崇的大 概是简单性了。
面对以上种种美誉,那数学为何如此美丽?又该怎样从美学 的角度,来观察、分析、理解、并感受数学的魅力?” 事实上,数学美的表现形式是多种多样的————从数学的外 在形象上观赏:她有体系之美、概念之美、公式之美;从数学 的思维方式上分析:她有简约之美、无限之美、抽象之美、类 比之美;从美学原理上探讨:她有对称之美、和谐之美、奇异 之美等。 此外,数学还有着完美的符号语言、特有的抽象艺术、严 密的逻辑体系、永恒的创新动力等特点。
当代美学家们认为,美应包含下列各项: 审美对象
自然美 美 审美性质 社会美
科学美 艺术美ຫໍສະໝຸດ 审美本质数学,其英文是mathematics,这是一个复数名词,“数学 曾经是四门学科:算术、几何、天文学和音乐,处于一种 比语法、修辞和辩证法这三门学科更高的地位。”自古以 来,多数人把数学看成是一种知识体系,是经过严密的逻 辑推理而形成的系统化的理论知识总和,它既反映了人们 对“现实世界的空间形式和数量关系”的认识,又反映了 人们对“可能的量的关系和形式”的认识。数学既可以来 自现实世界的直接抽象,也可以来自人类思维的能动创造。 从学科分类来看,数学是理论自然科学中的重要分 支——素有“科学之王”之美誉;从数学的起源来看, 她是对客观事物的一种量的抽象——从客观存在的有 限性演变为认识领域的无限性;从人文环境来看,数 学有着无与伦比的美学情趣——古希腊有一句名言: “哪里有数,哪里就有美”。
数学的简洁性在人们生活中屡见不鲜: 钱币只须有一分、二分、五分、一角、二角、五角、一元、二 元、五元、十元……就是以可简单的制服任何数目的款项;
简单的这样一个图形:以代表世上一切方形的物体,它给人们简 洁、大方,但它并不仅是为了简洁而简洁,还极大地给人以方便, 给人以联想;
又正如没有人愿把一亿写成l00000000,而要写成l08,把千万 分之一写成1/100000000,而是乐于写成10-7更没有多少人身 上带着几万元甚至几百万的钞票在大街上走来走去,而是带 着一张银行卡,只需记着由0,1,2,……9中几个数字组成 密码就可敲定,就这么几个数字,就这么简单。
著名的“六人相识问题”(它是拉姆赛定理的特例): 任何6个人中必可从中找出3个人,使得他们要么彼此 F 都相识,要么彼此都不相识。 A E 把这个抽象的问题演化成“点”与“染色 直线”,从而巧妙地解答它,这不能说是 B D “符号”的一大功劳。 C 把“人”用“点”表示,人与人的“关系”用“红、蓝两 色线”表示:红线表示他们彼此相识,蓝线表示他们彼此 不相识。这样六个人A、B、C、D、E、F中的某个人比如 A,他与其他5位的关系由于只用两种颜色表示,其中必有 一种颜色的线不少于3条,无妨设AB、AC、AD三条,且 他们为红色(图中用实线表示)。
数学美学欣赏
建德电大 徐 军
一、数学与美学
数 学 美 学 教 育 研 究
二、数学美的简洁性 三、数学美的和谐性 四、数学美的奇异性 五、美的扭曲
六、数学美学教育研究的意义
“美学”其英文为Aesthetic,希腊文原义是“感 性、感受”。这种解释特别适合数学美,数学中 的美是靠体会出来的,是一种感受,是在实践的 基础上产生的。不懂数学的人他会说数学美吗? 肯定不会,他看到的都是些杂乱无章的符号,繁 琐冗长的计算和复杂图形的描绘。
美是使人心情愉悦的,而美又是难以捉摸,微 妙即逝的;美是世界上最有力量的东西,数学 美便是如此。大数学家克莱因曾说过“音乐能 激发或抚慰情怀,绘画使人赏心悦目,诗歌能 动人心弦,哲学使人获得智慧,科技可以改善 物质生活,但数学却能提供以上一切。”数学 的美不 知使多少有识之士孜孜不倦,苦心孤诣 地为她献身。
数学美的特征是什么?概括起来讲有简洁性、和谐性和 奇异性.具体地有:
符号美
简洁性
抽象美
统一美
数 学 美
和谐美
和谐性
对称美 形式美 奇异美
奇异性
扭曲的美
有限美 神秘美(朦胧美) 常数美
有位学者曾说过“若要把感性的人变成理性的人, 唯一的路径是使他成为审美的人”。青少年阶段, 世界观、人生观初步形成,自我约束和控制意识 不强,存在许多不稳定的因素,尤其需要用美的 规律来改造他们的主观世界。数学美的概念提出 以后,国内的相关文章层出不穷,但多数文章只 停留在对数学美的描述上,却忽视了对美学对象 的教育,导致现在有许多中学生还不知道什么是 “数学美”,因此在课堂上展现数学美是何等重 要。在教学中教师应充分利用数学中的美的内容、 形式,运用美的教学手段,培养学生的数学审美 能力,真正发挥数学美的作用,激发学生学习数 学的兴趣。