早在二千多年前,古希腊哲学家、数学家毕达哥拉斯就极度赞赏整数的和谐美,圆和球体的对称美,称宇宙是数的和谐体系。第五世纪著名数学评论家普洛克拉斯进而断言:“哪里有数,哪里就有美”。近现代许多著名的数学家对数学中的美更是赞叹不已。英国著名数理逻辑学家罗素指出:“数学,如果正常地看它,不但拥有真理,而且也具有至高的美”。英国著名数学家哈代认为:不美的数学在世界上是找不到永久容身之地的。
我国著名数学家华罗庚教授说过:“就数学本身而言,是壮丽多彩、千姿百态、引人入胜的……认为数学枯燥乏味的人,只是看到了数学的严谨性,而没有体会出数学的内在美。”
这么多的数学家和先贤们对数学完美的表述难道还不够说明数学之完美吗? 当然不够!!因为那只是别人说,而不是我们的切身体会。那我现在就带你们来 亲自感受一下完美数学。
什么才是美呢?有一位美学大师说过:一切美的事物都具有两个共同的特性: 简洁、和谐。那数学具有这两个特性吗?
一、 简洁美
简洁性是美的基本特征,其实简洁也是数学的内涵之一。我相信在你们的印象中,数学从来都是复杂的,是将简单的事变复杂的罪魁祸首!是这样吗?我举几个例子,大家来一起感受一下:
1. 我们学习数学最早认识的就是阿拉伯数字,其实世界各种语言和文明都有自己的数字表述形式,但是只有阿拉伯数字是当今世界通用的数字,原因就是它的简洁。它的简洁表现在只有有限的 10 个符号,但是却可以表现出无穷的多的数,我认为这不仅仅可以用简洁来表述,更可以用奇妙来表述。还有就是加、减、乘、除四个符号,大家再熟悉不过了,就是它们准确描述了客观世界的四个最基本的数量关系。你说他们简洁吗?这与美术中色彩的三原色,音乐中的 7
个音符有着异曲同工之妙,有了他们世界才变得丰富多彩。
2. 再说圆周率。我们都知道它是一个无理数,是无限不循环小数,如果直接写出这个数的话,永远也写不完,为了解决,人们用四舍五入的方法, 经常用 3.14 代替这个无理数,虽然比它本身简单了,但是又不准确了,于是人们发明了用p 这个符号来表示圆周率。其实数学中那么多的符号都在时刻向人们展示着数学的简洁美。
二、 和谐美
美是和谐的,和谐性也是数学美的基本特征之一。没有那门学科能比数学更为清晰的阐明自然界的和谐性。
著名的黄金分割比 ,即 0.61803398…。在正五边形中,边长与对角线长的比是黄金分割比。人们的膝盖骨是大腿与小腿的黄金分割点,人的肘关节是手臂的黄金分割点,肚脐是人身高的黄金分割点;当气温为 23 摄氏度时,人感到最舒服,此时 23:37(体温)约为 0.618;名画的主题,大多画在画面的 0.618 处, 弦乐器的声码放在琴弦的 0.618 处,会使声音更甜美。等等这些都无不在描述着
0.618 之美。
三、 对称美
在几何图形中,有所谓点对称,线对称,面对称。毕达哥拉斯有句名言:“一切立体图形中最美的是球形,一切平面图形中最美的是圆形”。而圆和球形正是几何中对称美的杰出体现,圆是关于圆心对称的,也是关于过圆心的任一条直线对称的。球形既是点对称,又是线对称,还是面对称的。正是由于几何图形中有这些点对称、线对称、面对称,才构成了美丽的图案,精美的建筑,巧夺天工的生活世界,也才给我们带来丰富的自然美,多彩的生活美。
是不是只有几何中才有对称美呢? 当然不是。
比如代数中的完全平方公式: ( x + y)2 = x2 + 2xy + y2 、偶函数 f (x) = f (-x)
等,都是数学对称性的完美体现。
其实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。用心体会和观察你也会发现很多这样的例子,虽然我们常说:数学想说爱你不容易,但是想放弃和忘掉数学也是不容易的!
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