简论数学中的美

简论数学中的美

罗坤百色市第一小学533000

【摘要】作为一门基础学科,数学在高中教学中的地位越来越高。为了让数学课堂活跃起来,首先要让学生喜欢数学,能够欣赏数学的美。作者就数学中的美谈谈体会。

【关键词】对称性奇异性突变性创新性统一性

中图分类号:G623.5文献标识码:A文章编号:ISSN1001-2982(2019)04-110-01

数学在基础教育中的地位日益加重,在职业高中教学中,数学作为一门工具学科,其重要作用不言而喻。很多学生认为学数学枯燥无味,除了做题还是做题,产生厌学情绪。我认为数学老师只有懂得教会学生,欣赏数学的美,才能激起学生学习数学的兴趣,从而才可以让学生更好地学习数学,为专业课的学习服务。兴趣是最好的老师,我在此谈谈对数学的理解。

一、数学的对称性

“对称”一词的含义是“和谐”、“美观”。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。圆是中心对称图形――圆心是它的对称中心,圆也是轴对称图形――任何一条直径都是它的对称轴。

梯形的面积公式:s=(a+b)×h&pide;2,

等差数列的前n项和公式:s=(a1+an)×n&pide;2,

其中a是上底边长,b是下底边长,其中a1是首项,an是第n项,这两个等式中,a与a1是对称的,b与an是对称的,h与n是对称的。

对称不仅美,而且有用。对称美的形式很多,对称的这种美也不只有数学家欣赏,人们对于对称美的追求是自然的、朴素的。如格点对称,十四世纪在西班牙的格拉那达的阿尔汉姆拉宫,存在所有的格点对称,而直到1924年才证明出格点对称的种类。此外,还有格度对称,如我们喜爱的对数螺线、雪花,只要知道它的一部分,就可以知道它的全部。李政道、杨振宁正是由对称的研究而发现了宇宙不守恒定律。从中我们体会到了对称的美与成功。

二、数学的奇异、突变性

人造卫星、行星、彗星等由于运动的速度的不同,它们的轨道可能是椭圆、双曲线或抛物线,这几种曲线的定义如下:

到定点距离与它到定直线的距离之比是常数e的点的轨迹,

当e1时,形成的是双曲线;

当e=1时,形成的是抛物线。

常数e由0。999变为1,变为0。001,相差很小,形成的却是形状、性质完全不同的曲线。而这几种曲线又完全可看作不同的平面截圆锥面所得到的截线。

椭圆与正弦曲线会有什么联系吗?做一个实验,把厚纸卷几次,做成一个圆筒。斜割这一圆筒成两部分。如果不拆开圆筒,那么截面将是椭圆;如果拆开圆筒,切口形成的即是正弦曲线。这其中的玄妙是不是很奇异、很美。

三、数学的创新性

欧几里得几何曾经是完美的经典几何学,其中的公理5:“过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行”和结论“三角形内角和等于二直角”,这些似乎是天经地义的绝对真理。罗马切夫斯基却采用了不同于公理5的结论:“过直线外一点至少有两条直线与已知直线平行”,在这种几何里,“三角形内角和小于二直角”,从而创造了罗氏几何。黎曼几何学没有平行线,这些与传统观念相违背的理论,并不是虚无缥缈的,在我们进行遥远的天文测量时,用罗氏几何学却是很方便的;在爱因斯坦建立的广义相对论中,较多地运用了黎曼几何这个工具,才克服了所遇到的数学计算上的困难。每个理论都需要不断创新,每个奇思妙想、每个似乎不合理又不可思议的念头都可能开辟新的天地。这种开阔了我们的视野、开阔了我们的心胸,给我们完全不同感受的,难道不是切入肌肤的美吗?正是在不断创新的过程中,数学得到了发展。

四、数学的统一性

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增大。那么,人们自然想到能否再把复数的概念继续推广。

数学的发展是逐步统一的过程。统一的目的正如希而伯特所说:“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。

数学的美,她需要我们用心、用智慧去挖掘。如果在学习过程中,我们可以适当地了解数学的美,就一定能够激发我们学习数学的兴趣,从而更好地为学习我们的专业课程打下坚实的基础,从数学学习中获得成功的喜悦和美的享受,那么我们就会不断深入其中,欣赏和创造美。

参考文献

[1]斯科特.侯德润.张兰.数学史.

[2]莫里斯・克莱因.古今数学思想(1).

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