引言大多数的数学家会由他们的工作及一般数学里得出美学的喜悦。
他们形容数学是美丽的来表示这种喜悦。
有时,数学家会形容数学是一种艺术的形式,或至少是一个创造性的活动。
通常拿来与音乐和诗歌相比较。
数学家伯特兰·罗素说:正确地去观察数学,它不仅拥有真理,同时也是极致美丽的—一种冰冷严厉的美丽。
数学之美还在于其对生活的精确表述、对逻辑的完美演绎。
可以说正是这种精确性才成就了现代社会的美好生活。
一.有趣的数学它的最美之处莫过于在无形之中就让你思维变得敏捷.考虑事情时,不在那么偏激,那么单一.作为一个数学老师,应该让学生感受到数学是美丽的,而不单是为了考试。
让我们先来看看下面的几组算式:第一组1×8 + 1= 912×8 + 2= 98123×8 + 3= 9871234×8 + 4= 987612345×8 + 5= 98765123456×8 + 6= 9876541234567×8 + 7= 987654312345678×8 + 8= 98765432 123456789×8 + 9= 987654321 第二组1×9 + 2= 1112×9 + 3= 111123×9 + 4= 11111234×9 + 5= 1111112345×9 + 6= 111111123456×9 + 7= 1111111 1234567×9 + 8= 11111111 12345678×9 + 9= 111111111 123456789×9 +10= 1111111111 第三组9×9 + 7= 8898×9 + 6= 888987×9 + 5= 88889876×9 + 4= 8888898765×9 + 3= 888888987654×9 + 2= 8888888 9876543×9 + 1= 88888888 98765432×9 + 0= 888888888 第四组1×1= 111×11= 121111×111= 123211111×1111= 123432111111×11111= 123454321111111×111111= 123456543211111111×1111111= 123456765432111111111×11111111= 123456787654321111111111×111111111= 12345678987654321第五组3×4=1233×34=1122333×334=1112223333×3334=1111222233333×33334=1111122222333333×333334=111111222222看到以上几组奇特的算式,你觉得数学美吗?二、数学之美数学中的美是千姿百态、丰富多彩的,如美的形式符号、美的公式、美的曲线、美的曲面、美的证明、美的方法、美的理论等。
从内容来说,数学美可分为结构美、语言美与方法美;就形式而论,数学美可分为外在的形态美和内在的理性美。
把内容和形式结合起来考察,数学美的特征主要有两个:一个是和谐性,一个是奇异性。
1.对称美 (1)对称式交换任意两个字母原式都不会改变。
x+y , xy , x 3+y 3+z 3-3xyz, x 5+y 5+xy, yx 11+,xyzxz xyz z y xyz y x +++++. a 2(b -c)+b 2(c -a)+c 2(a -b), 2x 2y+2y 2z+2z 2x, abcc b a 1111-++, (xy+yz+zx )()111zy x ++, 222222222111b a c a c b c b a -++-++-+. 例.计算:(zx yz xy ++)()111z y x ++-xyz ()111222z y x ++. (2)回文式中国的文学讲究对称,这点可以从历时百年的楹联文化中窥见一斑。
而更胜一筹的对称,就是回文了。
苏轼有一首著名的七律《游金山寺》,便是这方面的上乘之作: 《游金山寺》潮随暗浪雪山倾,远浦渔舟钓月明。
/桥对寺门松径小,槛当泉眼石波清。
/迢迢绿树江天晓,霭霭红霞晚日晴。
/遥望四边云接水,碧峰千点数鸥轻。
不难看出,把它倒转过来,仍然是一首完整的七律诗: 轻鸥数点千峰碧,水接云边四望遥。
/晴日晚霞红霭霭,晓天江树绿迢迢。
/清波石眼泉当槛,小径松门寺对桥。
/明月钓舟渔浦远,倾山雪浪暗随潮。
这首回文诗无论是顺读或倒读,都是情景交融、清新可读的好诗。
类似的又如“香莲碧水动风凉,水动风凉夏日长。
长日夏凉风动水,凉风动水碧莲香”。
这些诗凭着精巧的构思,给人以奇妙的感受,每每读之,读者都会暗自叫绝。
而数学中,也不乏这样的回文现象,如:12×12=144,441=21×21;13×13=169,961=31×31;102×102=10404,40401=201×201;103×103=10609,90601=301×301;(3)对称图形(轴对称)(中心对称)(4)杨辉三角2.符号美用简单的符号代表特定的数学意义。
+ - < = > ± × ÷ ≠ ≢ ≣ ∞ ∭♂ ♀ ∟ ⊥ ⌒ ∂ ∇ ≡ ≒≌ ≦ ≧ ∽ √ ∝ ∮ ∫ ∬ ∈∋ ⊆ ⊇ ⊂ ⊃ ∪ ∩ ∧ ∨ ¬ ⇒ ⇔ ∀∃ ∬ ∑ ∏ …3.公式美等式两边互化可带来不同的效果。
1、22()()x y x y x y -=+- 2、222()2x y x xy y ±=±+ 3、33223()33x y x x y xy y ±=±+± 4、3322()()x y x y x xy y ±=±+5、βαβαβαsin cos cos sin )sin(±=±6、βαβαβαsin sin cos cos )cos( =±7、⎰⎰⎰+=bc c a b a dx x f dx x f dx x f )()()( ……4、和谐美一些植物的叶子有着明确的数学方程式!数学与自然二者揉合。
5、统一美数的概念从自然数、分数、负数、无理数,扩大到复数,经历了无数次坎坷,范围不断扩大了,在数学及其他学科的作用也不断地增大。
那么,人们自然想到能否再把复数的概念继续推广。
英国数学家哈密顿苦苦思索了15年,没能获得成功。
后来,他“被迫作出妥协”,牺牲了复数集中的一条性质,终于发现了四元数,即形为a1+a2i+a3j+a4k(a1 ,a2i ,a3j,a4k为实数)的数,其中i、j、k如同复数中的虚数单位。
若a3 =a4 =0,则四元数a1+a2i+a3j+a4k是一般的复数。
四元数的研究推动了线性代数的研究,并在此基础上形成了线性结合代数理论。
物理学家麦克斯韦利用四元数理论建立了电磁理论。
数学的发展是逐步统一的过程。
统一的目的也正如希而伯特所说的:“追求更有力的工具和更简单的方法”。
爱因斯坦一生的梦想就是追求宇宙统一的理论。
他用简洁的表达式E=mc2揭示了自然界中质能关系,这不能不说是一件统一的艺术品。
但他还是没有完成统一的梦想。
人类在不断探寻着纷繁复杂的世界,又在不断地用统一的观点认识世界,宇宙没有尽头,统一美也需要永远的追求。
6、悬念美文学中的小说以设置悬念见长,在开头先抛出一个引人入胜的画面、出人意表的事件、叫人揪心的矛盾、令人关注的悬念、发人深省的问题,然后一步步去描写、讲述、展开、解答、思考;或者在最后留下一个无结局、无论断、无答案、无终点的结尾,让读者自己去想象、去求证、去追问、去体验。
照米兰?昆德拉的说法:小说家的才智就是把一切肯定变成疑问,教读者把世界当成问题来理解。
这种现象,在数学中绝非少见。
许多数学问题都是从一个看不出任何端倪的方程式开始,运用各种方法,一步步求解,最终得出一个清楚明白的结论。
而数学的乐趣,在于人们抱着探求事实真相的态度,满怀好奇的求解过程和最终真相大白时的快感。
这一点,和人们读悬疑小说所产生的感觉是相似的,难怪有人说,世界本身就是个未知数,而文学本身就是探索世界之谜的方程式。
7、意象美诗与数学之间最深刻的关系莫过于数学概念或意象(imagery)与诗歌的结合。
七八个星天外,两三点雨山前。
(辛弃疾)一去二三里,烟村四五家。
亭台六七座,八九十枝花。
(邵雍)一帆一桨一渔舟,一个渔翁一钓钩。
一俯一仰一顿笑,一江明月一江秋。
(纪晓岚)一别之后,二地相悬,只说是三四月,又谁知五六年,七弦琴无心抚弹,八行书无信可传,九连环从中折断,十里长亭我眼望穿,百思想,千系念,万般无奈叫丫环。
万语千言把郎怨,百无聊赖,十依阑干,九九重阳看孤雁,八月中秋月圆人不圆,七月半烧香点烛祭祖问苍天,六月伏天人人摇扇我心寒,五月石榴如火偏遇阵阵冷雨浇花端,四月枇杷未黄我梳妆懒,三月桃花又被风吹散!郎呀郎,巴不得二一世你为女来我为男。
(卓文君)读上面这些诗,每个人都能明显感到,诗的意境全来自那几个数词,无论是数词的单个应用,重复引用,抑或是循环使用,看似毫无感染力的数词竟也都能表现出或寂寥,或欣然,或恬淡,或伤感的思想感情。
在外国,中世纪欧洲两个最伟大的诗人——但丁(Dante,1265~1321)和乔叟(G.Chaucer,1342~1400)的作品也无不充满着数学知识。
17世纪,英国著名形而上学诗人约翰?多恩(JohnDonne,1572~1631)和安德鲁?马佛尔(AndrewMarvell,1621~1678)通过圆规、欧氏几何中的平行线之类的数学概念来类比爱情。
后者的《爱的定义》尤为有趣:像直线一样,爱也是倾斜的/它们自己能够相交在每个角度/但我们的爱确实是平行的/尽管无限,却永不相遇。
爱情,向来是难以用语言表达清楚的一个名词。
作者用读者都熟悉的平行线,借助数学丰富的意象,巧妙地向读者准确地传达了自己的意思。
8、自然美刘勰《文心雕龙》以为文章之可贵,在尚自然。
文章是反映生活的一面镜子,脱离生活的文学是空洞的,没有任何用处。
数学也是这样。
数学存在的意义,在于理性地揭示自然界的一些现象规律,帮助人们认识自然,改造自然。
可以这样说,数学是取诸生活而用诸生活的。