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数学之美包括哪些方面

发布时间:2022-06-19 01:53:11

❶ 数学美的内涵是什么阐述数学美的内涵。

一、数学的简洁美
简洁本身就是一种美,而数学的首要特点在于它的简洁。大干世界,纷繁多样,在杂乱无章的客观现象中,抽象出数学理论,用简单、清晰的数学形式来表达,反过来再解释、处理更多的客观事物和现象,这就是数学的简洁美。就象优秀的诗词讲究用最少的文字表达最丰富的内容一样,数学中的公式、法则、定理等,用精炼的语言和符号,高度概括了现实世界量的关系和结构。你看,世界上存在着何其多的三角形,形态之多令人难以想象,然而它们的面积计算,都可以高度凝结成这样一个关系式广计算所有多边形的面积。形式是如此的简单,而应用是那么的广5=十。A,由此我们还能推泛。数学符号的产生发展,使得数学的表达式极其简洁。一大堆的数字计算,一连串的数字算式,是多么让人心烦理不出一个头绪来。但是我们可用一个数学表达式将它们全部概括进来。连乘积n.(n一1)(n-2)……3·2·1写起是多么的麻烦啊,可以用阶乘符号“n!”十分简洁地表示了出来。使用符号“》”来进行推理,给人一种严谨有序清晰明快的美感。
二、数学的统一美
把众多的概念、公式和理论,用一个更高层次的概念、公式或理论统一起来,会使人们得到一种心理上的愉悦,这就是数学的统一美。在数学研究中,人们总是在谋求更高程度的抽象,以便有更大的概括面和更广的适用范围,这样许多概念又属于一个种概念之下,许多公式又有一个统一的公式。如小学几何中有许多概念:正方形、长方形、梯形、平行四边形,但它们却都是四边形。在小学数学中,我们有三角形、平行四边形、梯形的面积公式、虽然它们各不相同.但它们却可用公式s=1/2(a十b)h统一起来(公式中“a为上底、b为下底、h为高)。在数学学习中,许多优秀的学生,在解题过程中,时时在追求着数学问题中存在的统一美,他们觉得只有找到一类题型的统一解答规律,才是真正掌握数学知识的主人,才能从中获得美的享受。
三、数学的奇异美
奇异是指规律的奇巧或结果的出人预料。数学中的奇异美就象波澜起伏的文学故事,珍贵奇异的艺术品一样扣人心弦,给人以美的享受。无论你画出怎样的一个三角形,它的三条高线交于一点,三条中线交于一点。三条角平分线交于一点,其中显示了一种奇巧的美,使人们感到三角形中似乎蕴含着一种神奇的规律,让人惊奇、神秘。在运算中,我们会对3十9十3×9=39,4十9十4×9=49等式惊讶.因为左右两边的数字是如此的对称,我们还会为4109589041096×83=341095890410968这个乘法算式拍案称奇,因为两乘数与积的数字竞然会如此地巧合。数学中不少结论令人赞叹,因为其巧妙无比.正是因为这一点数学才有无穷的魅力。在数学的发展史上,往往正是数学自身的奇异性的美,吸引着数学家向更新、更深的层次探索,弄它个水落石出。
四、数学美的奇异性
美在于奇特而令人惊异.——培根
奇异性是数学美的一个重要特性.奇异性包括两个方面内容:一是奇妙,二是变异.数学中不少结论令人 赞叹,因为其巧妙无比,正是因为这一点数学才有无穷的魅力.变异是指数学理论拓广或统一性遭到破坏后,产生新方法、新思想、新概念、新理论的起点.变异有悖于人们的想象与期望,因此就更引起人们的关注与好奇.凡是新的不平常的东西都能在想象中引起一种乐趣,因为这种东西会使人的心灵感到一种愉快的新奇,满足它(心灵)的好奇心,将会使之得到原来不曾有过的一种观念.数学中许多新的分支的诞生,都是人们对于数学奇异性探讨的结果.在数学发展史上,往往正是数学自身的奇异性的魅力,吸引着数学家向更新、更深的层次探索,弄它个水落石出!

❷ 数学之美

随着社会的迅猛发展,经济水平不断提高,人们生活质量越来越好。但与此同时带来的是人们对于资本的渴求的膨胀,人们越来越注重实际利益,注重实业重工的发展,相对而言,理论上的一些研究就理所当然的被视作一种无用之学科。首当其冲的便是数学,在中国,几乎所有人都认为在大学里学纯数学将来是没有什么前途的,事实上,在西方发达国家并非如此。在哲人的眼里,数学是如此美丽,它巧夺天工,不可言喻。保罗•埃尔德什形容他对数学的观点:“为何数字美丽呢?这就像在问贝多芬第九交响曲为什么会美丽一般。若你不知道为什么,其他人也没办法告诉你为什么。我知道数字是美丽的,且若它们不美丽的话,世上也没有事物会是美丽的了。”

一、数学之美所谓何然

数学美是自然美的客观反映。历史上曾有多位学者名人对数学美提出自己的见解,我国着名数学家华罗庚说过:“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。”数学家徐利治说:“作为科学语言的数学,具有一般语言文字与艺术所共有的美的特点,即数学在其内容结构上和方法上也都具有自身的某种美,既所谓数学美。数学美的含义是丰富的,如数学概念的简单性、统一性,结构关系的协调性、对称性,数学命题与数学模型的概括性、典型性和普遍性,还有数学中的奇异性等等都是数学美的具体内容。” 随着数学的发展和人类文明的进步,数学美的概念会有所发展,分类也不相同,但它的基本内容是相对稳定的,这就是:对称美、简洁美、统一美和奇异美。
数学的对称美,从古希腊时代起就被认为是数学美的一个基本内容。所谓对称性,既指组成某一事物或对象的两个部分的对等性。数学中的这种对称处处可见,较为形象的就是我们司空见惯的一些轴对称图形,尤其是圆,真可谓是三百六十度完全对称无死角。毕达哥拉斯就曾说过:“一切平面图形中最美的是圆,在一切立体图形中最美的是球形。”这正是基于这两种形体在各个方向上都是对称的。而对于我来说,关于对称印象最深刻的便是小学五年级的时候老师让我做的一道数学题。当时老师在报纸上看到这道题,就拿给同办公室的几个老师做,结果居然那几个老师都没有做出来,于是老师就把我叫到办公室去当场做,看小孩子的思维会不会活跃一些,题目是一个四位数乘以九得到的数等于这个数的倒序。我当时一看这题目,心想既然是对称的,那么第一个数字必是1,然后乘以九,那么最后一个数字必是9,接着我又想第二个数字最大是1但一代进去显然不行,那么就只能是0了,这么一来就轻而易举地猜出第三个数字是8,所以答案就是1089*9=9801.我记得自己当时是很快就把答案想出来了,老师们都很诧异,连连夸奖。当时心里真的是特别高兴,也是第一次对数字的对称性有了基本的概念。现在想想那道题其实真的很简单,但就是这么简单的数学题里也蕴含着数学那高度的对称美。
数学的简洁美,是人类思想表达简明化要求的反映。爱因斯坦说过:“美在本质上终究是简单性。” 数学语言本身就是最简洁的文字,同时反映客观规律极其深刻,许多复杂的客观现象,总结为一定的规律时,往往呈现为十分简单的公式。欧拉给出的公式:V-E+F=2,堪称“简单美”的典范。世间的多面体有多少没有人能说清楚。但它们的顶点数V、棱数E、面数F,都必须服从欧拉给出的公式,一个如此简单的公式,概括了无数种多面体的共同特性,令人惊叹不已。正如伟大的希而伯特曾说过:“数学中每一步真正的进展都与更有力的工具和更简单的方法的发现密切联系着”。如笛卡尔坐标系的引入。对数符号的使用,复数单位的引入。微积分的出现都体现了数学外在形式更简洁,内容更深厚。数学中绝大部分公式都体现了“形式的简洁性,内容的丰富性”。 数学的简洁美还表现在形态上,即数学美的外部表现形态,是数学定理和数学公式(或表达式)的外在结构中呈现出来的美。形态美的主要特征,在于它的简单性。
数学的统一美,是审美对象在形式或内容上的某种共同性、关联性或一致性,它能给人一种整体和谐的美感。一切客观事物都是相互联系的,因而,作为反映客观事物的数学概念、数学定理、数学公式、数学法则也是互相联系的,在一定条件下可处于一个统一体之中。例如,从结构上分析,解析法、三角法、复数法、向量法和图解等具体方法,都可以统一于数形结合法。欧几里德的《几何原本》,把一些空间性质简化为点、线、面、体几个抽象概念和五条公设及五条公理,并由此导致出一套雅致的演绎理论体系,显示出高度的统一性。布尔基学派的《数学原本》,用结构的思想和语言来重新整理各个数学分支,在本质上揭示数学的内在联系,使之成为一个有机整体,在数学的高度统一性上给人以美的启迪。

二、数学之美所以何能
数学之美在各位先知哲人的眼里是如此的美丽,那么数学是凭着什么从几个简单的阿拉伯数字和拉丁字母发展为如此瑰丽传奇的数学世界的呢?仅凭个人的力量显然是远远不够的,它是数千年来祖辈们世世代代传承积累下来的。
数学之美是人民之于数学的智慧结晶。人们在日常的生活中总会遇到一些需要用数学来解决的小问题,然后就有人提出一个改进的小方法,让计算变得更为容易,这样日积月累,慢慢地便使得数学的土壤越来越肥沃,培育出更多的数学芬芳之果,让数学这个世界越变越丰富,越变越美丽。我不是数学考古专家,不能调研到什么具体的人民对于数学方面的小改进。但是我可以讲讲自己的例子。身边的人都知道我的速算是很厉害的,倒不是我有多聪明,而是我会把一些难算的式子在脑子里做一些的变换然后再计算,这样就容易多了,就我个人而言,这改进虽然很小,或者都称不上是改进,但是就是因为人民大众这样一点一滴的积累,使得数学越来越美。
数学之美是智者之于数学的灵感源泉。我国数学家陈景润身居陋室,但为了攻破歌德巴赫猜想这一世界数学难题,不断演算,通过努力终于摘取了数学皇冠上的明珠。接下来我讲一个蒲丰用投针求圆周率的近似值的试验。有一天蒲丰邀请许多宾朋来家做了一个奇特的实验。他事先在白纸上画好了一条条有等距离的平行线,将纸铺在桌上,又拿出一些质量匀称长度为平行线间距离之半的小针,请客人把针一根根随便仍到纸上,蒲丰则在一旁计数,结果共投2212次,其中与任意平行线相交的有704次,蒲丰又做了一简单的除法 ,然后他宣布这就是圆周率的近似值,还说投的次数越多越精确。这个实验使人震惊,圆周率和一个表面看来毫不相干的随便投针实验沟通在一起。然而,这确实是有理论根据的。计算圆周率的这一方法新颖、奇妙而让人叫绝。
数学之美是社会之于数学的发展需要。我们面临一个科学技术迅猛发展的时代。信息的数字化和信息的数学处理已经成为几乎所 有高科技项目共同的核心技术。从事先设计、制定方案,到试验探索、不断改进,到指挥控制、具体 操作,处处倚重于数学技术。许多国家认识到,发展高清晰度电视是未来经济技术竞争的主战场之一。应该指出,电视屏幕不仅是现代人们日常生活所不可缺少的,而且可能通过联网成为信息传 递处理的工作面。几乎所有重要的工作岗位都将与之有关。数学技术在如此重要项目的激烈较量 中起了决定作用。1991年的海湾战争是一场现代高科技战争,其核心技术竟然也是数学技术。这一事实引 起人们不小的惊讶。美国总结海湾战争经验得出结论是:“未来的战场是数字化的战争”。

二、数学之美所知何用
现如今,越来越多的大学生在填大学专业方向时,都不愿填写数学这个专业,理由是毕业后工作不好找。我自己也是,其实我个人是非常热爱数学的,我可以一天不吃不喝在那边做一道数学题并且乐在其中。但是最终还是迫于家庭和社会各方面压力选择了大家普遍认为将来就业可能比较好的电子专业,虽然我自己不是很喜欢,但是既来之,则安之。然而,在此我还是要说学习数学是有用的,而且是非常地有用,未来的社会必是数字化的时代。
数学之美的社会应用——揭示自然规律,指导工程设计。1995年1月,在贩神大地震之后,美国利用数学模型进行地震预测,预告本世纪末加州南部可能发生大地震;1995年3月,我国中央人民广播电视台宣布启用数字式转播方式,指出以前的模拟式转播方式效果差,所以改用新的转播方式;1995年6月,欧州联盟开会研讨未来数字化通信的统一制式;1996年2月,我国电子工业部宣布“九五计划”开发重点:数字化信息技术。所订的两个重点研制项目是:数字式高清晰度电视接受机样机和数字式激光盘;1996年4月,我国国家科委发布招标公告,正式宣布数字式高清晰度电视开发项目。仅以几件事为例就能清楚地看到数学对当代人们的生产和生活所起的重要作用。
数学之美的突出表现——黄金比例分割。黄金分割又称黄金律,是指事物各部分间一定的数学比例关系,即将整体一分为二,较大部分与较小部分之比等于整体与较大部分之比,其比值为1∶0.618或1.618∶1,即长段为全段的0.618。0.618被公认为最具有审美意义的比例数字。采用这一比值能够引起人们的美感,在实际生活中的应用也非常广泛,建筑物中某些线段的比就科学采用了黄金分割,舞台上的报幕员并不是站在舞台的正中央,而是偏在台上一侧,以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播的最好。就连植物界也有采用黄金分割的地方,如果从一棵嫩枝的顶端向下看,就会看到叶子是按照黄金分割的规律排列着的。在很多科学实验中,选取方案常用一种0.618法,即优选法,它可以使我们合理地安排较少的试验次数找到合理的西方和合适的工艺条件。正因为它在建筑、文艺、工农业生产和科学实验中有着广泛而重要的应用,所以人们才珍贵地称它为"黄金分割"。
伯特兰•罗素以下列文字来形容他对数学之美的感觉:数学,如果正确地看它,则具有……至高无上的美——正像雕刻的美,是一种冷而严肃的美,这种美不是投合我们天性的微弱的方面,这种美没有绘画或音乐的那些华丽的装饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到严格的只有最伟大的艺术才能显示的那种完美的境地。一种真实的喜悦的精神,一种精神上的亢奋,一种觉得高于人的意识——这些是至善至美的标准,能够在诗里得到,也能够在数学里得到。
参考文献:
(1)(美)西奥妮•帕帕斯 . 理性的乐章--从名言中感受数学之美. 王幼军 译. 上海:上海科技教育出版社,2010.
(2)(英)波斯特 . 数学证明之美 . 贺俊杰,铁红玲 译 . 湖南:湖南科技出版社,2012
(3)(美)克利福德•A•皮科夫 . 马东玺 译 . 湖南:湖南科学技术出版社,2010
(4)吴军 . 数学之美系列文章 . 2006——2007.

❸ 数学的美在哪

尽管植物姿态万千,但无论是花,叶和枝的分布都是十分对称,均衡和协调的.碧桃,腊梅,它们的花都以五瓣数组成对称的辐射图案;向日葵花盘上果实的排列,菠萝果实的分块以及冬小麦不断长出的分蘖,则是以对称螺旋的形式在空间展开.许许多多的花几乎也是完美无缺地表现出对称的形式.还有树木,有的呈塔状,有的为优美的圆锥形……植物形态的空间结构,既包含着生物美,也包含着数学美.
着名的数学家笛卡尔曾研究过花瓣和叶形的曲线,发现了现代数学中有名的"笛卡尔曲线".辐射对称的花及螺旋排列的果,它们在数学上则符合黄金分割的规律.小麦的分蘖,是围绕着圆柱形的茎按黄金分割进行排列和展开的.常见的三叶草和常春藤的叶片形状,也可以用三角函数方程来表示.
以叶子为例,叶子的排列是建立在能充分获得光合作用面积和采集更多阳光这一基础上的.如车前草,有着轮生排列的叶片,叶片与叶片之间的夹角为137°30′,这是圆的黄金分割的比例.梨树也是如此,它的叶片排列是沿对数螺旋上升,这也保证了叶与叶之间不会重合,下面的叶片正好在从上面叶片间漏下阳光的空隙地方,这是采光面积最大的排列方式.可见,沿对数螺旋按圆的黄金分割盘旋而生,是叶片排列的最优良选择.
高等植物的茎也有最佳的形态.许多草本植物的茎,它们的机械组织的厚度接近于茎直径的七分之一,这种圆柱形结构很符合工程上以耗费最少的材料而获得最大坚固性的一种形式.一些四棱形的茎,机械组织多分布于四角,这样也提高了茎的支撑能力,支持了较大的叶面积.
当然,整株植物的空间配备也必须符合数学,力学原则,才适合在自然界中的生存和发展.像一些大树,都有倾斜而近似垂直的分枝,圆柱形的茎和多分枝的根,这样有利于生长更多的叶片,占据更大的空间和更好地进行光合作用.
透过繁茂的枝叶,我们看到了绿色世界里的数学奇观.若进一步了解这其中的奥秘,进行仿生,则会给人类带来无穷的益处.

1.用原文中的语句概括本文说明的中心
答:尽管植物姿态万千,但无论是花 叶和枝的分布都是十分对称 均衡和协调的。
(如果答植物形态的空间结构,既包含着生物美,也包含数学美也算对)

2.①划线句子?
②第三段文字的结构特点是 (总分总)

3.“许许多多的花几乎也是完美无缺的表现出对称的形式。”句子中“几乎”一词能否删去?请说明理由。
答:不能删去。因为“几乎”一词说明并不是所有的花都是完美无缺地表现出对称的形式。
“几乎”一词体现了说明文的准确性与可靠性。

❹ “数学之美”论文,可以从哪些角度思考呢~~

从数学美的性质,特征,反映形式等方面来写会容易些,可查的资料多。也容易找。
在国内,有这样一些描述:“数学美是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现”、“数学美是数学创造的自由形式”、“数学美是真与善的统一”、“数学美的本质在于序”等等。
数学美的客观性
数学美的社会性
数学美的物质性
数学美的宜人性
数学美的主要内容一般反映在简明美、对称美、奇异美、序列美等方面。

❺ 数学的美体现在哪些方面

几乎所有的数学家都认为数学是美的。着名数学家巴拿赫说“数学是最美的,也是最有力的人类创造。”

再给大家看一些图片感受一下;

(转自头条号-数学经纬网)

❻ 数学是怎样的一种美

数学是一种对称美(很多结论具有对称性)
数学是一种简洁美(用简单的数学公式可以解决一类问题)
数学是一种逻辑美(用严格的证明去解释各种现象)

❼ 举一两个数学美

蝴蝶定理
蝴蝶定理是平面几何的古典结果。

蝴蝶定理最先是作为一个征求证明的问题。由于其几何图形形象奇特、貌似蝴蝶,便以此命名,定理内容:圆O中的弦PQ的中点M,任作两弦AB,CD,弦AD与BC分别交PQ于X,Y,则M为XY之中点。 出现过许多优美奇特的解法,其中最早的,应首推霍纳在1815年所给出的证法。至于初等数学的证法,在国外资料中,一般都认为是由一位中学教师斯特温首先提出的,它给予出的是面积证法,其中应用了面积公式:S=1/2 BCSINA。 这里介绍一种较为简便的初等数学证法。 证明:过圆心O作AD与BC中垂线,垂足为S、T,连接OX,OY,OM。SM。MT。 ∵△AMD∽△CMB,且SD=1/2AD,BT=1/2BC, ∴DS/BT=DM/BM又∵∠D=∠B ∴△MSD∽△MTB,∠MSD=∠MTB ∴∠MSX=∠MTY;又∵O,S,X,M与O,T。Y。M均是四点共圆, ∴∠XOM=∠YOM ∵OM⊥PQ∴XM=YM

黄金分割
把一条线段分割为两部分,使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。其比值是一个无理数,取其前三位数字的近似值是0.618。由于按此比例设计的造型十分美丽,因此称为黄金分割,也称为中外比。这是一个十分有趣的数字,我们以0.618来近似,通过简单的计算就可以发现:
1/0.618=1.618
(1-0.618)/0.618=0.618
这个数值的作用不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用。

让我们首先从一个数列开始,它的前面几个数是:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144…..这个数列的名字叫做"菲波那契数列",这些数被称为"菲波那契数"。特点是即除前两个数(数值为1)之外,每个数都是它前面两个数之和。

菲波那契数列与黄金分割有什么关系呢?经研究发现,相邻两个菲波那契数的比值是随序号的增加而逐渐趋于黄金分割比的。即f(n)/f(n-1)-→0.618…。由于菲波那契数都是整数,两个整数相除之商是有理数,所以只是逐渐逼近黄金分割比这个无理数。但是当我们继续计算出后面更大的菲波那契数时,就会发现相邻两数之比确实是非常接近黄金分割比的。

一个很能说明问题的例子是五角星/正五边形。五角星是非常美丽的,我国的国旗上就有五颗,还有不少国家的国旗也用五角星,这是为什么?因为在五角星中可以找到的所有线段之间的长度关系都是符合黄金分割比的。正五边形对角线连满后出现的所有三角形,都是黄金分割三角形。

斐波那契数列
斐波那契是意大利的数学家.他是一个商人的儿子.儿童时代跟随父亲到了阿尔及利亚,在那里学到了许多阿拉伯的算术和代数知识,从而对数学产生了浓厚的兴趣.

长大以后,因为商业贸易关系,他走遍了许多国家,到过埃及,叙利亚,希腊,西西里和法兰西.每到一处他都留心搜集数学知识.回国后,他把搜集到的算术和代数材料,进行研究,整理,编写成一本书,取名为《算盘之书》,于1202年正式出版.

这本书是欧洲人从亚洲学来的算术和代数知识的整理和总结,它推动了欧洲数学的发展.其中有一道"兔子数目"的问题是这样的:

一个人到集市上买了一对小兔子,一个月后,这对小兔子长成一对大兔子.然后这对大兔子每过一个月就可以生一对小兔子,而每对小兔子也都是经过一个月可以长成大兔子,长成大兔后也是每经过一个月就可以生一对小兔子.那么,从此人在市场上买回那对小兔子算起,每个月后,他拥有多少对小兔子和多少对大兔子?

这是一个有趣的问题.当你将小兔子和大兔子的对数算出以后,你将发现这是一个很有规律的数列,而且这个数列与一些自然现象有关.人们为了纪念这位兔子问题的创始人,就把这个数列称为"斐波那契数列".

你能把兔子的对数计算出来吗?

解:可以这么推算:

第一个月后,小兔子刚长成大兔子,还不能生小兔子,所以只有一对大兔子.

第二个月后,大兔子生了一对小兔子,他有了一对小兔子和一对大兔子.

第三个月后,原先的大兔子又生了一对小兔子,上月出生的小兔子也长成了大兔子,他共有一对小兔子和两对大兔子.

第四个月后,两对大兔子各生一对小兔子,上月出生的小兔子又长成了大兔子,他共有两对小兔子和三对大兔子.

第五个月后,三对大兔子各生一对小兔子,上月出生的两对小兔子也长成了大兔子,他共有三对小兔子和五对大兔子.

……

以此类推,可知:每月的小兔子对数等于上月大兔子的对数,每月大兔子的对数等于上月大兔子与小兔子的对数之和.

我们把大小兔子的对数写成上下两行,从买回小兔子算起,每个月后他所拥有的兔子对数便是:

仔细观察两行数发现它们是很有规律的:每行数,相邻的 三项中,前两项的和便是第三项.

有趣的是:雏菊花花蕊的蜗形小花,有21条向右转,有34条向左转,而21和34,恰是斐波那契数列中相邻的两项;松果树和菠萝表面的凸起,它们的排列也分别成5:8和8:13这样的比例,也是斐波契数列中相邻两项的比.

这个数列不仅在数学,生物学中,还在物理,化学中经常出现,而且它还具有很奇特的数学性质,真是令人叫绝!

❽ 数学的美体现在生活的哪些方面

数学的美体现在哪些方面
(1)完备之美

没有那一门学科能像数学这样,利用如此多的符号,展现一系列完备且完美的世界。就说数吧,实数集是完备的,任意多的实数随便做加减乘除乘方开方,其结果依然是实数(注意:数学上完备是根据序列的收敛性严格定义的,我这里不是完备的严格说法,但可认为是广义的说法)。引入虚数单位,实数集扩展到复数集,还是任意多的复数,还做那些运算,结果还是复数。

把具体的数抽象成空间中的点,在一定的假设和约定之下,可以得到完备的空间,这些空间可以是一维的,也可以是二维三维甚至多维的。三维之外,你就难以想象,但不能否认其存在。某空间的点、序列依一定的法则进行运算,依然不能离开那个空间,这就是完备性。这种完备性是很奇妙的。你可以把它想象成在一个球体中,不管你如何运动,总是不能钻出球面。

具有完备性的空间,可以带来许多好处。工程中用得最多的空间是Hilbert空间。顺便提一句,Hilbert是个二十世纪最伟大的数学家之一。

另外,数学中的诸多体系,其本身也都是完备的,如欧式几何,这是大家所熟知的,在几个公理的基础上,推演出一系列漂亮的结论,生命力经久不衰,尤其在工程运用中。

(2)对称之美

提到对称的美,大家首先想到的是几何,其实几何只是一方面,是“看得见”的那一方面。实际上,对称性在数学中处处存在。如微积分的基本定理,展现了微分与积分之间的紧密联系,本身具有很强的对称性。如泛函中的对偶算子,不但在运算上具有显着的对称性,在性质上也处处显示出一致性。

(3)简洁之美

数学中有个非常漂亮的公式,那就是欧拉公式。这个式子把数学中几个“伟大的”数给联系到了一块,它们分别是自然对数、圆周率、虚数单位以及1,其中前两个是超越数,是无数个超越数中人类目前仅仅找到的两个,而且这两个对数学影响巨大。我大胆猜想,当下一个超越数被找到的时候,数学将会经历另一场巨大的革命。虚数单位今天看起来没什么特别,但它刚被引进的时候曾受到众多(大)数学家的置疑和反对,最后它终于还是进来了,而数学也开辟了一条康庄大道,那就是复变函数。

勿庸置疑,欧拉公式是简洁而完美的,另一个可以跟它抗衡的式子出现在物理学中,那就是爱因斯坦的质能变换公式。我这种说法可能有点武断,不过我目前只能想到这一点,呵呵。

(4)抽象之美

这一点可能会引起许多人的异议,因为在许多人看来,抽象是不好的,因为离现实太远。可是我不这么认为,数学如果不抽象,便难以发展,虽然很多问题都是从现实引出的。数学建立在符号逻辑的基础之上,即使是解决实际问题,也要把问题抽象出来,用数学符号表示,才可以很好的解决。另一方面,抽象的数学,能带动你在无限的思维空间中遨游,抛开一切杂念,成为一种美好的享受。当然,这有点理想化,但不可否认,这确实是一种美的体验。

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