数学中的美及其运用18页.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流数学中的美及其运用【精品文档】第 11 页分类号 G247 单位代码 11080 密 级 学 号 0201130238 本科毕业论文(设计)题 目数学中的美学及其运用作 者张宏伟院 (系)信息工程学院数学系专业班级数学与应用数学2013级(2)班学 号0201130238指导教师梁晓茹答辩日期年 月 日西安文理学院毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:所呈交的毕业论文(设计),是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不包
2、含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人毕业论文(设计)与资料若有不实,愿意承担一切相关的法律责任。 论文作者签名: 2017 年5 月 3 日数学中的美学及其运用摘要:本文通过资料分析法, 文献研究法, 归纳总结法, 实例验证法等方法,通过在了解数学美的基础上,阅读相关参考书、期刊、从图书馆查阅相关资料,研究了数学的简洁美,统一美,奇异美,抽象美,无穷美,黄金分割美等美;并研究了生活中的数学美和教学中的数学美。关键词:数学美; 生活美; 教学美 。Aesthetics in Mathematics and Its
3、 ApplicationAbstract:Based on the data analysis, literature research, sum up method, example method and other methods, through the understanding on the basis of mathematical beauty, read reference books, periodicals, consult the relevant information from the library, studied the concise mathematical
4、 beauty, beauty, strange beauty, abstract beauty, infinite beauty, golden beauty; And the mathematical beauty in life is studied.Keywords:maths of beauty; Life beauty ; beauty of teaching。目 录摘 要IABSTRACTII1 引言I2 探寻数学中的美12.1 简洁美22.2 符号美22.3 抽象美32.4 奇异美32.5 数学统一性的美42.6 数学中的无穷美52.7 对称美,不对称美52.8 黄金分割美62
5、.9曲面曲线在造型时比平面和直线美73 数学中的应用83.1 数学美在生活中的运用93.2 数学美在教学方面的运用93.3 如何更好的将数学美运用到教学和生活中104 结语11参考文献12致谢12引言:数学是上帝用来书写宇宙的文字 伽利略数学是每个人必须学习的学科,人们通常说数学是枯燥乏味的。其实不然,数学是一门既美又真的科学,发现数学之美,可以为数学研究和数学教学提供一条切实可行的捷径。数学蕴涵着丰富的美,我们必须在研究和教学实践中,不断地寻找数学美。2探寻数学中的美数学当中存在着很多美的体现,而我们通常在数学的学习中忽略它们的存在。数学就像是一个犹抱琵琶半遮面的女子,它的神秘让人忍不住想要
6、去揭开它的面纱,古往今来多少数学家为了研究数学,了解数学的奥秘而夜以继日的努力着。当你研究出一道晦涩难懂的题目,证明出一个真理时,你会有一种心旷神怡的感觉,我想这也许就是数学所带给我们美的感受吧。 2.1 数学概念的简洁美 简洁美是数学概念的美的代表,数学中最精炼,最概括的莫过于数学的概念。简洁的数学理论可以让人感受到美的存在。比如我们学过的角平分线的概念:“从一个角的顶点引出一条射线,把这个角分成两个完全相同的角,这条射线叫做这个角的角平分线”。还有“两点确定一条直线”,短短的一句话,去包含了复杂的定义,简练严谨,内涵丰富,让学生感受到了数学定理的简洁之美,其实我们学过的很多定理,公式它们都
7、是经过无数的数学家们不断的研究,不断的发现以最简洁的形式出现在我们的面前。欧拉的公式:可以说是“简洁美”的代表.多面体有很多,没有人能说清楚.但它们的顶点数V、棱数E、面数F,都符合欧拉给出的这个公式.一个如此简单的公式,却代表了很多种qu多面体的共同特性。爱因斯坦伟大的科学家数学家,他用简洁的表达式E=mc2揭示了自然界中质能关系,这个公式产生了核爆炸,美丽的蘑菇云。 数学以其简单但却丰富的形式表达我们所存在的客观世界,数学的简单不是我们通常所说的简单,它应该称之为简洁。所以说简洁形象的数学概念能增强人们的思维能力,使思维集中于主要研究环节。其实在我们的学习生活中我们做证明题就要求我们的证明
8、过程要简洁,计算出的结果要求化简,分母有理化都是为了求得简洁。这这些通常都可以给我们美的感觉。曾今有位数学家说过:“数学世界中,简单性和优雅性是压倒一切的”。简洁美是真与善相互结合的光辉,简洁的概念可以让学生们方便记忆和运用,特别是在学生分析问题、计算和逻辑论证方面体现得更加突出,简洁美表现了客观规律的特征,在简洁美中我们可以常常了解事物的本质,也可以常常抓住真理;简洁美是数学内容与其简单化形式的统一,是人类“思维的经济化”在数学上的反映,在平常的学习生活中,如果在解题过程中我们的答案比较混乱,越往后推导越难以理解,我们就会怀疑“可能出错了”;但是如果结果简单,有序性强 ,我们就相信有更大的正
9、确性,由此可见无论是数学概念,公式和法则的广泛适用性,还是数量的逻辑统一性。无不以他所持有的精炼的数学语言,严密的逻辑体系,抽象的字母符号向我们展示出数学简洁美的魅力。简洁可以让我们看到本质,看到真与善,看到创造,从而也看到美。 2. 2 数学的符号美 符号常常比发明他们的数学家更能推应 F克莱茵数学的世界是一个符号的世界。数学思想的传播在很大程度上是依靠数学的符号来完成的。数学的发展符号起了至关重要的作用。人们了解了符号就了解了符号的抽象与约束,可以集中思想在主要的方面,这在很大的增加的了人们的思维能力。假如数和运算不是用符号来表示的,那么数学可能是杂乱无章的,数学的发展是怎样是无法描述的。
10、几乎在数学中每一种符号语言都支撑者一个数学的分支。数学符号是数学的奠基石。但是数学符号的进化是一个十分漫长的过程。在数学学习中,我们可以将数学表示符号的海洋,也可以将符号比喻成一个个鲜活的生命。数学符号是最简洁的,表达的内容却很多,他可以看成数学科学抽象化程度的高度体现,也是数学美的表现。因此这些符号表达的算式,简单却包含了很多言语无法表达的意义。 我们学习生活中通常可以碰到许多有意思的符号,他们往往在我们的学习过程中可以给我们带来很大的作用和方便,现在就让我们一起来了解一下我们学过的数学当中的一些符号。几何符号: 代数符号:集合符号: 这些符号有最简单的形式却展现了最完美的意义。我们相信随着
11、社会的进步,数学也在不断的完善,人们的审美观念也在不断的变化,数学符号将不断的得以完善。2.3 数学的抽象美提到数学的抽象美,很多人会不懂,在人们的传统观念当中,抽象不应该是出现在美术当中吗,一幅幅抽象的图片总能让人的心灵得到净化。得到解脱,那么数学中的抽象是什么呢?,我们举以前小学数学的书里面讲的例子:一只公鸡一张嘴,两只眼睛两条腿,咯咯咯咯叫不停两只公鸡两张嘴,四只眼睛四条腿,咯咯咯咯叫不停三只公鸡三张嘴,六只眼睛六条腿,咯咯咯咯叫不停我们可以统一描述成:N只公鸡N张嘴,2N只眼睛2N条腿,咯咯咯咯叫不停这个就叫做抽象。我们的传统观念认为抽象离我们很远,其实抽象就在我们的身边。在数学的的学
12、习和研究过程中,抽象分析是最常用的一种思维方式,因为我们数学中很多的概念和公式都是通过抽象分析来研究而出的。抽象是数学美内在的表现,因为数学的抽象可以让人置于脱开周围事物纷扰的“纯洁”的气氛中,有时候这种气氛有会让现实的经验很迷茫;但他们所表现的都是正确的。如:抽象定义域的问题,通常而言定义域是让一个函数有意义的集合,而我们在判断这个函数是否有意义的时候,往往是根据他所对应的关系所决定的,那么我们来看第一题目:1、由于的定义域为注意你给出题目的写法是不标准的,定义域是一个集合,而不是不等式),即f这个法则所要求的作用对象必须落在这个区间内,所求这个函数的定义域,是要求我们求x的范围,但是这个函
13、数的法则的作用对象变成了这个整体,所以必须要求这个整体落在的区间内,所以需要解2、同理:由于x的范围是,所以也就是法则f的作用对象的范围必须要求在-1.2之间,即f(x)的定义域为-1,2,题目以抽的形式展现了定义域的集合。我相信对每个初学者来说晦涩难懂,但只要你坐下来细细想想,却好像有没有什么不妥之处。再比如:举一个很间的例子,我们通常都喜欢喝奶茶,有句广告语说:奶茶一年的销量可绕地球一圈,那么我们现假设有这么长的奶茶盒所练成的绳子,他的长度是地球的周长。现在如果把奶茶盒在接长4米后,绕着赤道一周悬在空中,我们可以得到:在赤道的任何地方,绳子都处处高0.64米!那么这是为什么呢。现在就让我们
14、就一起走进这个问题。设地球半径为r,那么奶茶盒的长则为2r。当奶茶盒长为2r+4时,绳子所围圆周的半径则为: .那么奶茶可以围成一个与地球相距(即绳子围成的圆圈半径与地球半径只差)0.64米的大圆圈。这个事实无法想象,无论如何是想不通的,但事实就是这样,地球半径那么大,而奶茶盒仅仅接长4米,居然处处离地球0.64米以上。严谨的数学计算告诉我们这是正确的,可谁又能亲手去试验一下呢?这便是数学抽象的美。在数学中所处理的问题,有些是脱离了具体事物内容的。比如“N”表示自然数,他可以是N个人,N个房子或N个球如果单说N他不能具体的表示任何东西,分不到底是1还是10。傻傻分不清楚,这就是数学的抽象之美,
15、2.4 数学的奇异美 没有一个极美的东西不是在匀称中有着某种奇异 培根著名数学家徐利治教授说:“奇异是一种美,奇异到极致更是一种美”。奇异常常与数学的反例在一起,比如为了探究函数的定义与连续的关系,出现了著名的狄利克雷函数:这个函数在实轴上处处有定义,但在实轴上却处处不连续。在微积分的最早研究中,主要是研究连续函数,数学家们通过反例,在R上连续,但在处不可导,数学家们得出了连续却未必可导的结论。后来一些数学家们认为连续函数至少在某些点处可以微分,但威尔斯特拉斯却在1860年找到了一个处处连续又处处不可微的函数,这个奇异的反例的发现,大大的推动了数学分析的发展,后来就出现了黎曼函数:这便是一个带
16、有奇异的新发现,产生了深远的影响。奇异性通常伴随着数学方法的出现。例如:证, 这个问题看似很复杂,如果我们改变思维用代数变换,那么他的证明就很简单,证明:设,),则原式变化为 (1)则 所以 由此可以得到 通过上述例子我们可以发现数学中有存在很多的奇异,他们通常以奇异的方式出现,给人一种空洞的感觉,但他却极大的鼓励了人们去发现和研究其中的谜题。数学的奇异中有着丰富的奥妙和魅力,奇异中也蕴含着道理与规律,她好似一个闭月羞花的少女。让人为之赞美,为之陶醉。2.5 数学统一性的美统一性的美是数学结构美的重要标志,欧几里德在他的著作中几何原本把空间的性质统一为点,线,面,体几个抽象概念和五条公设。恩格
17、斯也曾说过,数学中一些看来不同的概念,定理,法则,在一一个特定的情况下都可以处在一个统一体中。比如圆的幂定理中就包含了切线长定理,割线定理,切割线定理,相交玄定理。统一性是数学的一个重要方向。统一性也是数学最根本的美学。说道数学的统一性的美我们据不得不说克莱因,克莱因倔强的探索着几何学理论的统一。他首先指出:“几何学尽管本质上是一个整体,可是,由于最近期间所取得的飞速发展,却被分割成为许多几乎互不相干的分科,其中每一分科几乎都是独立地、继续地发展着。于是,公开发表旨在建立几何学的这样一种内在联系的各种考虑,就显得更加必要了。克莱因对数学统一性的研究,使数学朝着更好更快的方向始终前进着。克莱因的
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