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数学中的美


数学名题——蝴蝶定理
过圆O中AB弦的中点M引任意两弦CD和EF, 连接CF和ED交AB弦于P、Q,求证PM=MQ
C

E
M

A
P
Q
B

F

D
分形几何趣谈
在这个世界里,你碰到的将不再是欧几里 得几何学的直线、圆、长方体等简单规则的 图形,而是海岸线、云彩、花草树木等复杂 的自然形体,它们被称为分形(fractal).
从上面的描述过程我们可以看出:原来雪花的 每一部分经过放大都可以与它的整体一模一样, 小小的雪花竟然有这么多学问。现在已经有了 一个专门的数学学科来研究像雪花这样的图形, 这就是20世纪70年代由美国计算机专家曼德布 罗特创立的分形几何。所谓分形几何就是研究 不规则曲线的几何学。目前分形几何已经在很 多领域得到了应用。
(3)新年到了,送你一个饺子平安皮儿包着如意 馅,用真情煮熟,吃一口快乐两口幸福三口顺利然 后喝全家健康汤,回味是温馨,余香是祝福。 (4)传说薰衣草有四片叶子:第一片叶子是信仰 ,第二片叶子是希望,第三片叶子是爱情,第四片 叶子是幸运。送你一棵薰衣草,愿你猴年快乐!
(5)新的1年开始,祝好事接2连3,心情4季如 春,生活5颜6色,7彩缤纷,偶尔8点小财,烦 恼抛到9霄云外! (6)新的1年就要开始了,愿好事接2连3,心 情4春天阳光,生活5颜6色,7彩缤纷,偶尔8点 小财,一切烦恼抛到9宵云外,请接受我10全10 美的祝福。
一叶孤舟,坐着二三个骚客,启用四桨五帆,经过六滩七 湾,历尽八颠九簸,可叹十分来迟。十年寒窗,进了九八 家书院,抛却七情六欲,苦读五经四书,考了三番二次, 今天一定要中。
(1)一斤花生二斤枣,好运经常跟你跑;三斤苹果四 斤梨,吉祥和你不分离;五斤橘子六斤桃,年年招财 又进宝;七斤葡萄八斤橙,愿你心想事就成;九斤芒 果十斤瓜,愿你天天乐开花! (2)祝一帆风顺,二龙腾飞,三羊开泰,四季平安, 五福临门,六六大顺,七星高照,八方来财,九九同 心,十全十美。
(9)新年到了,想想没什么送给你的, 又不打算给你太多,只有给你五千万: 千万要快乐!千万要健康!千万要平安! 千万要知足!千万不要忘记我! (10)圣旨到!奉天承运,皇帝诏曰: 猴年已到特赐红包一个,内有幸福万两 ,快乐万两,笑容万两,愿卿家饱尝幸 福快乐之微笑,钦此!
数学内在美
1、对称美 (一)数和式的对称美,象二项式定理,杨辉三 角。 (二)图形的对称美。如毕达哥拉斯学派认为, 一切空间图形中,最美的是球形;一切平面图形 中,最美的是圆形。圆是中心对称圆形——圆心 是它的对称中心,原也是轴对称图形——任何一 条直径都是它的对称轴。 (三)数学思想和方法的对称美。如分析法和综 合法,直接法和反证法,逻辑思维和逆向思维等。
9*9+7=88 98*9+6=888 987*9+5=8888 9876*9+4=88888 98765*9+3=888888 987654*9+2=8888888 9876543*9+1=88888888 98765432*9+0=888888888
1*9+2=11 12*9+3=111 123*9+4=1111 1234*9+5=11111 12345*9+6=111111 123456*9+7=1111111 1234567*9+8=11111111 12345678*9+9=111111111 123456789*9+10=1111111111
海岸线的长度问题
按传统科学方法来考虑是极其简单的.可是 美籍法国数学家曼德尔布罗特1967年在国际 权威的美国《科学》杂志上发表的论文《英国 的海岸线有多长?统计自相似性与分数维数》 中,得出的答案却令人惊异:英国的海岸线长 度是不确定的!它依赖于测量时所用的尺度.
原来,海岸线由于海水长年的冲涮和陆地自身的运动,形 成了大大小小的海湾和海岬,弯弯曲曲极不规则.测量其 长度时如以公里为单位,则几米到几百米的弯曲就会被忽 略不能计入在内,设此时得长度L1;如改用米作单位, 结果上面忽略了的弯曲都可计入,但仍有几厘米、几十厘 米的弯曲被忽略, 此时得出的长度L2>L1;同样的,用厘 米作单位,所得长度L3>L2>L1,….采用的单位越小, 计入的弯曲就越多,海岸线长度就越大,可以设想,用分 子、原子量级的尺度为单位时,测得的长度将是一个天文 数字.这虽然没有什么实际意义,但说明随测量单位变得 无穷小,海岸线长度会变得无穷大,因而是不确定的.所 以长度已不是海岸线的最好的定量特征,为了描述海岸线 的特点,需要寻找另外的参量.
“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还。 两岸猿声啼不住,轻舟已过万重山” “飞流直下三千尺,疑是银河落九天”, “白发三千丈”
“两个黄鹂鸣翠柳,一行白鹭上青天。窗含 西岭千秋雪,门泊东吴万里船”, “霜皮溜雨四十围,黛色参天二千尺”, “青松恨不高千尺,恶竹应须斩万竿”
“千山鸟飞绝,万径人踪灭。孤舟蓑笠翁,独钓寒 江雪”
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数学是一门同人民大众贴得很近的学科, 它所讨论的宇宙,远比现实的所谓宇宙 宏伟雄大。通常所说的宇宙只是三维空 间,而数学则建立起了四维、五维乃至n 维空间,并且,集合论的超限数的空间, 远远超过了通常无穷大的空间,它们都 远比我们现实的宇宙更具有庄严美、雄 伟美。
5 2 2 9 2592 25 25 5 2 25 31 31 1 1 2 11 9 1129 3 3
蒲丰 投针试验
1977年的一天,蒲丰忽发奇想,把许多宾朋邀请 到家中,做一个叫人感到奇怪的试验,他把事先 画好一条条等距离的平行线的白纸,铺在桌面上, 又拿出准备好的质量均匀而长度为平行线距离一 半的小针,请客人把小针一根一根的随便地随便 仍在纸上,而蒲丰则在一旁专注观察着记着数, 投完后统一计数为:共投2212次,其中与任意平 行线相交的有704次,蒲丰又做了一个简单的除 法,2212÷704=3.142然后宣布:“这就是圆 周率的近似值”他又说:“不信,还可以再试试, 投的次数越多,越准确.”1901年,意大利人拉查 尼投了3408次,得出估计值是3.1415929,已很接 近祖冲之的密率。
• “数学是壮丽多彩,千姿百 态,认识到了数学中得美,他也曾尽力描绘出这种美:
“正确地说,数学不仅拥有 真理,而且还拥有极度的 美——一种冷静和朴素的 美,犹如雕塑那样,虽然 没有任何诱惑我们脆弱本 性的内容,没有绘画或音 乐那样华丽的外衣。但是, 却显示了极端的纯粹和只 有伟大的艺术才能表现出 来的严格的完美。”
9*9=81 99*99=9801 999*999=998001 9999*9999=99980001 99999*99999=9999800001 999999*999999=999998000001 9999999*9999999=99999980000001
1*8+1=9 12*8+2=98 123*8+3=987 1234*8+4=9876 12345*8+5=98765 123456*8+6=987654 1234567*8+7=9876543 12345678*8+8=98765432 123456789*8+9=987654321
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(1) 数论大师赛尔伯格曾经说,他喜欢数 学的一个动机是以下的公式:

这个公式实在美极了,奇数1、3、5、… 这样的组合可以给出,对于一个数学家来 说,此公式正如一幅美丽图画或风景。
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在自然界中,大凡美的东西都具 有对称性, 比如花卉、叶片、动物、艺术品、 建筑物等。
• 而在数学中,很多曲线和曲面,比如二 次曲线、双纽线、玫瑰线、雪花曲 线……等等,也具有对称性。
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海岸线长度问题,曼德尔布罗特最初是在英国科学 家理查逊L.F.richardson)的一篇鲜为人知的文章 中遇到的.这个问题引起他极大的兴趣,并进行了潜 心的研究.他独具慧眼地发现了1961年理查逊得出的 边界长度的经验公式 L (r)= Kr1-a中的a就可以作为描 述海岸线特征的这种参量,他称之为“量规维数”, 这就是著名的分数维数之一.这一问题的研究,成为 曼德尔布罗特思想的转折点,分形概念从这里萌芽生 长,使他最终把一个世纪以来被传统数学视为“病态 的”、“怪物类型”的数学对象,——康托尔三分集、 科赫曲线等统一到一个崭新的几何体系中,让一门新 的数学分支——分形几何学跻身于现代数学之林.
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在正五边形中,边长与对角线长的比是黄 金分割比。黄金分割比在许多艺术作品中、 在建筑设计中都有广泛的应用。巴黎圣母 院、北京故宫的构图都融入了黄金分割的 匠心;孕育着生命的水,液态的温度范围 是0-100度,其两个黄金分割点之一的温 度为38度左右,正与人体正常体温吻合; 人的脑电图波,若高低频率之比为1:0.6 18时,则是身心愉悦的时 刻......真是奇妙无比
(7)在新的一年里,祝你十二个月月月 开心,五十二个星期期期愉快,三百六 十五天天天好运,八千七百六十小时时 时高兴,五十二万五千六百分分分幸福, 三千一百五十三万六千秒秒秒成功
(8)如果一滴水代表一个祝福,我送你 一个东海;如果一颗星代表一份幸福, 我送你一条银河;如果一棵树代表一份 思念,我送你一片森林。祝你新年快乐!
(一)有一些数字,往往要通过计算。通过不同 数字的组合,才可以得到一些非常奇妙的排列, 令人看后叫绝,回味无穷。
1*1=1 11*11=121 111*111=12321 1111*1111=1234321 11111*11111=123454321 111111*111111=12345654321 1111111*1111111=1234567654321 11111111*11111111=123456787654321 111111111*111111111=12345678987654321
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