A. 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.
B. 数学的美体现在生活的哪些方面
就比如说生活当中很多东西就是黄金分割或者是生活当中的很多东西,就是按照这个圆形矩形三角形这种东西来设计,其实这就是数学的美,它不光能够简单的美,而且有实用性。
C. 数学之美的内容
数学美是自然美的客观反映,是科学美的核心。简言之数学美就是数学中奇妙的有规律的让人愉悦的美的东西。
作为科学语言的数学,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。
(3)数学有什么美扩展阅读:
数学美有别与其它的美,它没有鲜艳的色彩,没有美妙的声音,没有动感的画面,它却是一种独特的美。
德国数学家克莱因曾对数学美作过这样的描述:“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。”
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。通常拿来和音乐和诗歌相比较。
D. 总有人说数学很美
林达华教授的《数学之美》
这个9分钟的视频是我花了100个小时构思和制作的,希望能让你感受到数学的强大,还有我们对先人应持有的感激。不同于其他视频,该视频里每个台词都经过筛选,尽可能
E. “数学之美”有什么例子
例子如下:
数学之美的例子还是比较多的。比如欧拉,历史上最重要的数学家之一,也是最高产的数学家,平均每年能写八百多页论文。我们经常能见到以他名字命名的公式与定理,可能最广为人知的便是“世界上最美的公式”欧拉公式。
先不说它的具体意义,能将自然数、虚数、π、0 和 1 这几个最基本的元素组合在一起,就是令人惊叹的美。欧拉公式将指数函数的定义域扩大到了复数域,同时建立三角函数和指数函数的关系,被誉为数学中的天桥。
简介:
数学是人类对事物的抽象结构与模式进行严格描述的一种通用手段,可以应用于现实世界的任何问题,所有的数学对象本质上都是人为定义的。从这个意义上,数学属于形式科学,而不是自然科学。不同的数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看法。
F. 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!
G. 什么是数学美“”“”“”“ 、
黄金分隔就是典型的数学美
抽象点来说,现实中的点线面构成的美都应该划在数学里面
初高中学的很多东西会发现,用数学等式表示圆,椭圆,双曲线等等
在高等数学中数学能表示出来的立体图形更多
其实现实中的美还真有数学,而数学就是来为这些美定位的
H. 为什么说数学是美妙的
长期以来,一个令人困惑的现象是:一些同学视数学如畏途,兴趣淡漠,导致数学成绩普遍低于其他学科。这使一些教师、家长乃至专家、学者大伤脑筋!“兴趣是最好的老师。”对任何事物,只有有了兴趣,才能产生学习钻研的动机。兴趣是打开科学大门的钥匙。对数学不感兴趣的根本原因是没有体会到蕴含于数学之中的奇趣和美妙。一个美学家说:“美,只要人感受到它,它就存在,不被人感受到,它就不存在。”对数学的认识也是这样。有人说:“数学真枯燥,十个数字来回转,加、减、乘、除反复用,真乏味!”有人却说:“数学真美好,十个数字颠来倒,变化无穷最奇妙!”认为枯燥,是对数学的误解;感到了兴趣,才能体会到数学的奥妙。其实,数学确实是个最富有魅力的学科。它所蕴含的美妙和奇趣,是其他任何学科都不能相比的。尽管语文的优美词语能令人陶醉,历史的悲壮故事能使人振奋,然而,数学的逻辑力量却可以使任何金刚大汉为之折服,数学的浓厚趣味能使任何年龄的人们为之倾倒!茫茫宇宙,浩浩江河,哪一种事物能脱离数和形而存在?是数、形的有机结合,才有这奇奇妙妙千姿百态的大千世界。数学的美,质朴,深沉,令人赏心悦目;数学的妙,鬼斧神工,令人拍案叫绝!数学的趣,醇浓如酒,令人神魂颠倒。因为它美,才更有趣;因为它有趣,才更显得美。美和趣的和谐结合,便出现了种种奇妙。这也许正是历史上许许多多的科学家、艺术家,同时也钟情于数学的原因吧!数学以它美的形象,趣的魅力,吸引着古往今来千千万万痴迷的追求者。
一、数学的趣味美
数学是思维的体操。思维触角的每一次延伸,都开辟了一个新的天地。数学的趣味美,体现于它奇妙无穷的变幻,而这种变幻是其他学科望尘莫及的。揭开了隐藏于数学迷宫的奇异数、对称数、完全数、魔术数的面纱,令人惊诧;观看了数字波涛、数字漩涡令人感叹!一个个数字,非但毫不枯燥,却生机勃勃,鲜活亮丽!根据法则、规律,运用严密的逻辑推理演化出的各种神机妙算、数学游戏,是数学趣味性的集中体现,显示了数学思维的出神入化!各种变化多端的奇妙图形,赏心悦目;各种扑朔迷离的符形数谜,牵魂系梦;图形式题的巧解妙算,启人心扉,令人赞叹!魔幻迷题,运用科学思维,“弹子会告密”、“卡片能说话”,能知你姓氏,知你出生年月,甚至能窥见你脑中所想,心中所思,真是奇趣玄妙,鬼斧神工。面对这样一些饶有兴味的问题,怎能说数学枯燥乏味呢?
二、数学的形象美
黑格尔说:“美只能在形象中出现。”谈到形象美,一些人便联想到文学、艺术,如影视、雕塑、绘画等等。似乎数学中的数与形只是抽象的孪生兄弟。其实不然。数学是研究数与形的科学,数形的有机结合,组成了万事万物的绚丽画面。
数字美:阿拉伯数字的本身便有着极美的形象:1字像小棒,2字像小鸭,3字像耳朵,4字像小旗。瞧,多么生动。
符号美:“=”(等于号)两条同样长短的平行线,表达了运算结果的唯一性,体现了数学科学的清晰与精确。
“≈”(约等于号)是等于号的变形,表达了两种量间的联系性,体现了数学科学的模糊与朦胧。
“>”(大于号)、“<”(小于号),一个一端收紧,一个一端张开,形象的表明两量之间的大小关系。
{[()]}(大、中、小括号)形象地表明了内外、先后的区别,体现对称、收放的内涵特征。
线条美:看到“⊥”(垂直线条),我们想起屹立街头的十层高楼,给我们是挺拔感;看到“—”(水平线条),我们想起了无风的湖面,给我们的是沉静感;看到“~”(曲线线条),我们想起了波涛滚滚的河水,给我们的是流动感。几何形体中那些优美的图案更是令人赏心悦目。三角形的稳定性,平行四边形的变态性,圆蕴含的广阔性,都给人以无限遐想。脱式运算的“收网式”变形以及统计图表,则是数与形的完美结合。我国古代的太极图,把平面与立体、静止与旋转,数字与图形,更作了高度的概括!
三、简洁美
数学科学的严谨性,决定它必须精练、准确,因而简洁美是数学的又一特色。
数学的简洁美表现在:
1.定义、规律叙述的高度浓缩性,使它的语言精练到“一字千金”的程度。质数的定义是“只有1和它本身两个约数的数”,若丢掉“只”字,便荒谬绝伦;小数性质中“小数末尾的0”中的“末尾”若说成“后面”,便“失之千里”。此种例证不胜枚举。
2.公式、法则的高度概括性。一道公式可以解无数道题目,一条法则囊括了万千事例。
三角形的面积=底×高÷2。把一切类型的三角形(直角的、钝角的、锐角的;等边的、等腰的、不等边的)都概括无遗。“数位对齐,个位加起,逢十进一”把20以内、万以内、多位数的各种整数相加方法,全部包容了进去。
3.符号语言的广泛适用性。
数学符号是最简洁的文字,表达的内容却极其广泛而丰富,它是数学科学抽象化程度的高度体现,也正是数学美的一个方面。a+b=b+aabc=acb=bca,其中a,b,c可以是任何整数、小数或分数。所以,这些用符号表达的算式,既节省了大量文字,又反映了普遍规律,简洁,明了,易记。充分体现了数学语言干练、简洁的特有美感。
四、对称美
对称是美学的基本法则之一,数学中众多的轴对称、中心对称图形,幻方、数阵以及等量关系都赋予了平衡、协调的对称美。略举几例:
算式:
2∶3=4∶6
X+5=17-9
数阵:
数学概念竟然也是一分为二的成对出现的:“整—分,奇—偶,和—差,曲—直,方—圆,分解—组合,平行—交叉,正比例—反比例,显得稳定、和谐、协调、平衡,真是奇妙动人。图形:数学中蕴含的美的因素是深广博大的。数学之美还不仅于此,它贯穿于数学的方方面面。数学的研究对象是数、形、式,数的美,形的美,式的美,随处可见。它的表现形式,不仅有对称美,还有比例美、和谐美,甚至数学的本身也存在着题目美、解法美和结论美。上述这些只是浮光掠影的点点滴滴,然而,也足见数学的迷人风采了。打开这本书,如同进入一个奇妙世界,呈现眼前的尽是数、形变幻的奇妙景观,一个个“枯燥”的数字活蹦乱跳地为你作精彩表演,一个个“抽象”的概念娓娓动听地向你讲述生动的故事。它揭示了隐藏于深层的数学秘密,展示了数学迷宫的绚丽多彩。数的变幻,形的奇妙,有的令你追根究底,有的令你流连忘返,有的令你惊讶感叹,有的令你拍案叫绝,走进这个奇妙世界,必将如咀嚼一枚橄榄果,品尝到数学的浓浓趣味,感受到数学王国神异奇妙,从而使我们眼界大开。你将惊呼:“哇!数学原来是这么有趣啊!”
I. 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。