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1、关于数学美在生活中现在学习的是第1页，共27页一、一、什么是数学美什么是数学美 美是人类创造性实践活动的产物，是人类文明进步的产物。一般地说，美是人类直觉的感性形式，是人类本质力量的感性表现。通常所说的美包括自然美、社会美和艺术美，而我们这里是谈数学美。什么是数学美？历史上许多文学家、艺术家、数学家、学者对数学美从不同侧面作过生动的阐述。亚里士多德说：“虽然数学没有明显地提到善和美，但善和美不能和数学完全分离。因为美的主要形式就是秩序、匀称和确定性，这些正是数学所研究的原则。”达芬奇认为：“美感完全建立在各部分之间神圣的比例关系上。”现在学习的是第2页，共27页 彭加勒说：“数学家把重大意义与
2、他们的方法和他们的结果的美联系起来。给我们以美感的是什么呢？是各部分的和谐，是它们的对称、它们的巧妙平衡。总而言之，就是引入秩序，给出统一，容许我们同时清楚地观察和理解整体与细节的东西”。维纳认为：“数学实质上是艺术的一种。”认真研究上述看法，从美学与数学角度进行总结，可以这么说，数学美是科学本质力量的感性与理性的显现，是一种人的本质力量通过宜人的数学思维结构的呈现。它是一种真实的美，是反映客观世界并能动地改造客观世界的科学美。数学美不仅有表现的形式美，而且有内容美与严谨美；不仅有具体的公式、定理美，而且有结构美与整体美；不仅有语言精巧美，而且有方法美与思路美；不仅有逻辑抽象美，而且有创造美与
3、应用美。现在学习的是第3页，共27页剪纸图片剪纸图片现在学习的是第4页，共27页京剧脸谱京剧脸谱现在学习的是第5页，共27页生活中的轴对称生活中的轴对称现在学习的是第6页，共27页建筑中的对称美建筑中的对称美现在学习的是第7页，共27页二、对正整数的美学审视二、对正整数的美学审视 每个人最初接触的是正整数。那么，我们每个人就可以首先问自己：对正整数的感觉如何？很多的人可能说“没有什么感觉。”然而，正整数曾引起过无数人的兴趣和喜好，而且是一个长盛不衰的论题。（一）完美数（一）完美数 我们不妨要问：你喜欢哪个数？许多人未曾思索过，一时答不上。稍加思考，也觉得1，2，3，4，好像没有什么差别。当然，
4、根据我们汉语的发音，有人喜欢8，因为那似乎意味着“发”；也有人喜欢6，因为那意味着顺利。但这并不是出自对数本身性质的原因而产生的喜好。我们还是再看一看1、2、3、4、5、6、7这几个数字，它们本身就具有一种和谐美，代表不同的七个音阶，就能谱出优美动人和谐的乐曲，让世人在音乐中陶醉。现在学习的是第8页，共27页 数有许多不同的性质，人们可能不会因其有某种性质而一定喜欢它，但是一些奇妙的性质则很可能引起人们的兴趣。奇妙的性质也不少，人们对数的兴趣也可能各不相同，也可能有多方面的兴趣。6这个数的因数有1，2，3，6（暂约定1和6自身亦算其因数），其和恰为12，6的两倍；如果不计6自身，则其因数之和恰
5、是它自己。28也具有这样的性质，其因数是1，2，4，7，14之和恰好等于28，这是第二个具有这种性质的正整数。496，仔细看看，1，2，4，8，16，31，62，124，248是它的因数，它们的和也正等于496。第四个具有这种性质的数稍难找一些，它是8128。可是，一千八百多年之前就知道8128具有其各因数之和恰为它自己（不计它自己）的性质。现在学习的是第9页，共27页 人们把这种数称之为完完美美数数，即各因数之和为它的两倍或不计它自己时恰等于它的那种数叫完完美美数数。6，28，496，8128便是很久以前知道的4个最小的完美数。看来，完美数不多，已可初步看到，前八千多个正整数中才4个！物以稀
6、为贵，完美数稀罕。完美数，人们用美来形容数。顺便看一下汉语里以“美”字组词的情况。美好，把美与善联系在一起；美妙，把美与奇异联系在一起；美满，把美与情感联系在一起；美言、美谈、美味、用美来形容一些行为和感觉。又有壮美、俊美、秀美、完美、对不同性质的美的区分。汉语有关美的丰富词汇本身反映了在我们文化中对美的多方面的准确理解。用完美来形容6、28、496、这一类数也很恰当。这种数的完美，一方面表现在它稀罕、奇妙，一方面表现在它的完满，各因数和不多不少等于它自己。现在学习的是第10页，共27页 第五个完美数在哪里？很不容易寻找。在距离发现第四个完美数之后一千多年，于公元1538年才发现第五个完美数3
7、3 550 336。又过了50年才发现第六个是：8 589 869 056。寻找这种数那么难，却还是有人去寻找，到现在为止也还只发现二十多个。为什么去寻找呢？是因为这种数在现实生活中有什么特别的用途吗？目前确实还没有发现，是它的奇导和美丽吸引了许多的人。（二）数的谐声借意（二）数的谐声借意 人的智商是有差异的，其中最重要的表现在记忆力的强弱上。有人过目不忘，但有人苦于无法记住，我们可以借用数的谐声来强化对数的记忆。现在学习的是第11页，共27页 上海市出租汽车公司的电话号码为25800000，该公司的宣传广告语“让我拨五个零”。就是借助上海方言对数的谐声让能牢记住这个号码。又如众所周知的火警电
8、话号码为“119”，数的谐声就是“要要救”。美国纽约的火警电话号码为“911”，恐怖分子制造了“9.11事件“，就是利用这个号码来统一行动。祖冲之算出了精确的圆周率，造福于后人。我曾经编了一个顺口溜，让我的学生记住了小数点后19位的圆周率。山巅一寺一壶酒，尔乐，气死我，把酒吃，吃不死，乐而乐。现在学习的是第12页，共27页三、对非有理数的美学品味三、对非有理数的美学品味 古希腊的数学十分繁荣，那时的自然科学与艺术、哲学紧密联系的。古希腊哲学（例如毕达哥拉斯流派）对数与对世界的思考几乎是不可分割的。他们的哲学观或世界观是：万物皆数。而1是最神圣的，一切盖源于1，并且天下只有数（即正整数）及其比（
9、又称可比数，即今称之为有理数）。数生成万物，数的规律支配着万物。中国古代有一生二、二生三、三生万物的说法，与万物皆数的观点相似。古希腊时数学观与哲学观的和谐被数学自身的发展打破了。一种无法用两整数之比来表达的数就被信奉那种哲学观的流派中的成员自己发现了，这就是非有理数的发现。这种发现甚至导致了一场数学危机。然而，与其说是数学危机，不如说是数学与哲学的共同危机。危机何在？原有和谐被打破了，原有美感被动摇了，原有的理论被震撼了。现在学习的是第13页，共27页 正方形的对角线与其边长之比就无法用两整数之比来表示，这个今日之任何一名中学生都知道的事实竟是当年发生震撼作用的源头。同时发现的是：正五边形对
10、角线长与其边长之比也无法由一个可比数（即有理数）来表示（正六边形对角线长与其边长之比是2，引起麻烦的是正方形、正五边形）。现在，我们大家都知道了这两个数分别是 这两个数都是无理数。说它们是无理数，不是说它们没有道理，是因为这类数的发现是在有理数之后。无理数之美，我们来仔细品味。是正五边形对角线长与边长之比，而边长与对角线长之比则为 。这两个 数之积为1，这两个数之差也为1。因此它们是方程现在学习的是第14页，共27页因此称它们为代数无理数。比值 特别被人注意，它 人是自然界长期发展的产物，人体美在自然中具有最强的完整性。大诗人莎士比亚曾经赞颂道：“人类是一件多么了不得的杰作！宇宙的精华、万物的
11、灵长。”其实，莎士比亚也许不知道，人体相关各部分之间是符合黄金分割率的，肚脐是黄金分割的黄金点。在躯干部分，乳房位置的上下长度比；咽喉至头顶和至肚脐之比；膝盖至脚后跟和至肚脐之比等，都是黄金分割数0.618的近似数。如果人体上述部分比例均符合黄金律的话，就显得协调匀称。古希腊断臂维纳斯、雅典娜女神和“海姑娘”阿曼达，其体型结构比例完全符合黄金律，美妙绝伦。x(1+x)=1 或 x2+x 1=0 的 解，的近似值是0.618（即 ），这是一个有理数，人们称其为 黄金黄金分割比值分割比值。它被认为是最美的数值，具有很高的美学价值。现在学习的是第15页，共27页这几副国旗图案中的五角星是黄金分割的这
12、几副国旗图案中的五角星是黄金分割的 中国中国美国美国委内瑞拉委内瑞拉越南越南现在学习的是第16页，共27页耐人寻味的0.618打开地图，你就会发现那些好茶产地大多位于北纬打开地图，你就会发现那些好茶产地大多位于北纬3030度左右。特别是红茶中的极品度左右。特别是红茶中的极品“祁红祁红”，产地在安，产地在安徽的祁门，也恰好在此纬度上。这不免让人联想起许徽的祁门，也恰好在此纬度上。这不免让人联想起许多与多与北纬北纬3030度度有关的地方。奇石异峰，名川秀水的黄山，有关的地方。奇石异峰，名川秀水的黄山，庐山，九寨沟等等。衔远山，吞长江的中国三大淡水湖也庐山，九寨沟等等。衔远山，吞长江的中国三大淡水湖
13、也恰好在恰好在这黄金分割的纬度这黄金分割的纬度上。上。蝴蝶身长与双翅展开后的长度之比蝴蝶身长与双翅展开后的长度之比,普通树叶的宽与长普通树叶的宽与长之比也接近之比也接近0.6180.618;节目主持人报幕，绝对不会站在舞台的中央，而总是站在舞节目主持人报幕，绝对不会站在舞台的中央，而总是站在舞台的台的1 13 3处，站在处，站在舞台上侧近于舞台上侧近于0.6180.618的位置才是最佳的位置才是最佳的位置的位置;生活中用生活中用的纸为黄金矩形，这样的长方形让人看起来舒服顺眼，的纸为黄金矩形，这样的长方形让人看起来舒服顺眼，正规正规裁法得到的纸张裁法得到的纸张，不管其大小，如对于、，不管其大小，
14、如对于、8 8开、开、1616开、开、3232开等，都仍然是近似的开等，都仍然是近似的黄金矩形黄金矩形。现在学习的是第17页，共27页数学美的魅力 1古埃及胡夫金字塔古埃及胡夫金字塔古希腊巴特农神庙古希腊巴特农神庙文明古国埃及的金字塔，形似方锥，大小各文明古国埃及的金字塔，形似方锥，大小各异。但这些异。但这些金字塔底面的边长与高这比都接近金字塔底面的边长与高这比都接近于于0.618.0.618.古希腊的一些神庙，在建筑时古希腊的一些神庙，在建筑时高和宽也是按黄金比高和宽也是按黄金比0.6180.618来建立来建立，他们认为这样的长方形看来，他们认为这样的长方形看来是较美观；其是较美观；其大理石
15、柱廓，就是根据黄金分割大理石柱廓，就是根据黄金分割律分割整个神庙的律分割整个神庙的.现在学习的是第18页，共27页数学美的魅力 2雕塑断臂女神维纳斯的雕塑断臂女神维纳斯的体型完全与黄金比相符体型完全与黄金比相符,即以人的肚脐为分界点即以人的肚脐为分界点,上身与下身之比上身与下身之比,或者说下身与全身之比约是或者说下身与全身之比约是0.6180.618 这样的身体这样的身体给人的感觉就是非常的匀称，充满着美感给人的感觉就是非常的匀称，充满着美感.著名画家达著名画家达 芬奇的芬奇的蒙娜丽莎构图就完美的体现了黄金分割在油画蒙娜丽莎构图就完美的体现了黄金分割在油画艺术上的应用。通过下面两幅图片可以看出
16、来，艺术上的应用。通过下面两幅图片可以看出来，蒙娜丽莎的头和两蒙娜丽莎的头和两肩在整幅画面中都处于完美的体现了黄金分割肩在整幅画面中都处于完美的体现了黄金分割，使得这幅油画看起来是那么，使得这幅油画看起来是那么的和谐和完美的和谐和完美.现在学习的是第19页，共27页 科学家和艺术家普遍认为，黄金律是建筑艺术必须遵循的规律。在建筑造型上，人们在高塔的黄金分割点处建楼阁或设计平台，便能使平直单调的塔身变得丰富多彩；而在摩天大楼的黄金分割处布置腰线或装饰物，则可使整个楼群显得雄伟雅致。古代雅典的巴特农神殿，当今世界最高建筑之一的加拿大多伦多电视塔，举世闻名的法国巴黎埃菲尔铁塔，都是根据黄金分割的原则
17、来建造的。在日常生活中，最和谐悦目的矩形，如电视屏幕、写字台面、书籍、衣服、门窗等，其短边与长边之比为0.618，你会因此比例协调而赏心悦目。甚至连火柴盒、国旗的长宽比例设计，都恪守0.618之处；二胡要获得最佳音色，其“千斤”则须放在琴弦长度的0.618处。最有趣的是，在消费领域中也可妙用0.618这个“黄金数”，获得现在学习的是第20页，共27页 不少植物叶，相邻的两片在与茎垂直的平面上的投影夹角为13728，自然，圆周角的另一部分是36013728=22232。然而，又恰有“物美价廉”的效果。据专家介绍，在同一商品有多个品种、多种价值情况下，将高档价格减去低档价格再乘以0.618，即为挑
18、选商品的首选价格。正因为黄金比体现了美与适用，沟通了人与自然，所以在某些名曲中，乐章的高潮出现在全曲的0.618处。并且，这个角度对于植物叶子的通风、采光而言，都是最佳的，从而最有利于植物的生长。=0.618现在学习的是第21页，共27页 当植物的枝干的夹角当植物的枝干的夹角1372813728时时,通风和采光能达通风和采光能达到最好效果到最好效果,你知道这是为你知道这是为什么吗什么吗?0.6180.618大自然的魅力现在学习的是第22页，共27页 1、人们为何留恋春天？、人们为何留恋春天？因为人在春季感到舒畅，因为这时的环境温度正好因为人在春季感到舒畅，因为这时的环境温度正好 在在22至至2
19、4摄氏度之间，而这种气温与人的正常体温摄氏度之间，而这种气温与人的正常体温37摄摄氏度正呈现微妙之处：人的正常体温氏度正呈现微妙之处：人的正常体温37摄氏度与摄氏度与0.618的的乘积为乘积为22.8摄氏度，人在这一环境温度中，机体的新陈摄氏度，人在这一环境温度中，机体的新陈代谢、生理动均处于最佳状态。代谢、生理动均处于最佳状态。现在学习的是第23页，共27页 2、一天要喝、一天要喝5杯水。杯水。人体内的水分占体重的人体内的水分占体重的61.8，不计出汗，每天失，不计出汗，每天失 去去和需要补充的水达和需要补充的水达2500毫升。其中半固体食物供给的水和人体毫升。其中半固体食物供给的水和人体内
20、部合成的水约内部合成的水约1500毫升，大约占毫升，大约占61.8。其。其 余余1000毫升需要毫升需要补充，才能保持水平衡。因此，每人一天要喝补充，才能保持水平衡。因此，每人一天要喝5杯水。杯水。现在学习的是第24页，共27页 3、一天合理的生活作息也应该符合黄金分割。、一天合理的生活作息也应该符合黄金分割。24小时中，小时中，2/3时间是工作与生活，时间是工作与生活，1/3时间是休息与睡眠；时间是休息与睡眠；从大量的生活实践证明，动与静的关系同一天休息与工作的比例一从大量的生活实践证明，动与静的关系同一天休息与工作的比例一样，动四分，静六分，才是最佳的保健之道。掌握与运用好黄金分样，动四分
21、，静六分，才是最佳的保健之道。掌握与运用好黄金分割，可使人体节约能耗，延缓衰老，提高生命质量割，可使人体节约能耗，延缓衰老，提高生命质量。现在学习的是第25页，共27页五、五、结束语结束语 马克思曾经指出：“一门科学只有在成功地应用数学时，才能达到真正完美的地步。”无论是学理工的，还是学经济的，不管是学法律的，还是学语言文学的，也不管你是学美术的，还是学体育的，都是一个接受科学训练的过程。在这个过程中，作为与科学对话的语言数学，发挥着十分重要的作用，我们可以用数学美去描绘自然美。在现实社会中，正如著名数学家华罗庚先生所说：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。”尤其是在数学美的结晶计算机进入居民家庭的今天，世人已经意识到，数学是强者翅膀，数学美是最高境界的美。国人已经感悟到，能否运用数学观念定量思维正在成为衡量一个民族文化素质的重要标志，用数学的方法去欣赏数学美、应用数学美、发现数学美、创造数学美，是中华民族对美的认识的升华!现在学习的是第26页，共27页感谢大家观看现在学习的是第27页，共27页