数学之美源于数学视角

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  对于数学,同学们也许会有这样的认识:它真是一门枯燥难懂的学科啊。如果你们这样想,说明还没有发现数学蕴含的美呢。同学们不妨从以下三个视角来审视数学,挖掘数学之美,表达数学之美,体会数学之美。
  用数学的眼光挖掘数学之美
  数学是具有独特之美的,那么为什么我们不能感受到呢?可能是我们在学习数学的过程中,把数学仅仅作为固定的知识来认识,忽视挖掘它的思维价值了。
  例如,对于无理数π,如果你只记住它是一个无理数,是一个无限不循环小数,是一个介于3.14和3.15之间的无限不循环小数,那么怎么能欣赏到π之美呢?
  首先,在认识π的过程中,同学们要体会无限的思想。在我们有限的生命里,要认识无限,似乎是一件困难的事情,甚至有人会认为是一件不可能的事情。但是我们要有“生年不满百,常怀千岁忧”的豪情,要用数学的视角,感受无限的思想。
  其次,要在π中看到人生的大境界。既然π是一个无限不循环小数,所以它必定会构成大千世界的万物风情。我们的座位号、考试号、出行的各种车票,甚至身份证号、社保号等,都可以在π的某一个部分中找到。如果运用你的想象力、思维力,去想象、思考,那么你一定不會怀疑这个结论。
  今年是我们伟大的中国共产党成立100周年,而19210701在π的第44842733位后可以找到。中华人民共和国成立于1949年10月1日,19491001 排在π的第82267377位后。那么不难发现,π中揭示了“没有共产党就没有新中国”的深刻道理,数学之美便可见一斑了。
  其实,如果你对数学付真情,它就会对你百般爱。在π中,我们看到的不仅是一个无限不循环小数,而且是“一数一世界”。
  用数学的语言表达数学之美
  2003年,温家宝总理在接受《华盛顿邮报》总编采访时说,13亿是一个很大的数字。如果你用乘法来算,一个很小的问题乘以13亿,都会变成一个大问题。如果你用除法的话,一个很大的总量,除以13亿,都会变成一个很小的数。这段文字用了数学的语言来表达,具有较强的冲击力和震撼力,让人耳目一新,也体现出数学的语言之美。
  再看一个例子。图1是由我国承办的G20峰会的会徽,运用数学中的“轴对称”来构图,用数字来点缀。LOGO由20根线条构筑成的桥梁组成,寓意G20已成为全球经济增长之桥、国际社会合作之桥、面向未来的共赢之桥。同时,桥梁线条形似光纤,寓意信息时代的互联互通。图案中G20的“0”体现了各国团结协作的精神。中文印章,彰显中国传统文化内涵,与英文CHINA相呼应。LOGO典雅又有带感,显示了“杭州是一座历史名城,也是一座创新之城,既充满浓郁的中华文化韵味,也拥有面向世界的宽广视野”。而这一素材的创作灵感源于杭州西湖上享有盛誉的断桥,如图2 所示。将断桥的中国元素用数学语言表达出来,便形成了经典的“一图一世界”。
  用数学的思维发现数学之美
  世界上最美的花是思维之花,数学的思维之花有很多,有一种是开在逆向思维这片土壤上的。我们来看一个例子:一位老人有19匹马,准备将它们分给自己的3个儿子,要求老大分得[12],老二分得[14],老三分得[15]。你该怎么分?
  显然,顺着题目的意思解题,无法得出答案。那么我们不妨采用逆向思维,思考“有多少匹马才好分”。此时可以设有x匹马才好分,则有:
  [12]x [14]x [15]x=19.
  解得x=20.
  显然,要借1匹马回来分,分完后,再把这匹马还回去。至于为什么这样做才公平,同学们到高中学过“等差数列”后,便会明白。
  再看一个逆向思维的例子。二战期间,很多数学家也参与了战争。战机出去空战的时候,有很多被击落了,回来的也有很多布满了弹痕、弹眼。军方对回来的战机进行分析,认为应该在弹孔最多的地方加固,但数学家提出的意见是:应该在弹孔最少的地方加固。
  这是为什么呢?弹孔最多的战机都能飞回来,意味着有弹孔的地方被子弹多打几下也没关系;弹孔少的地方,比如发动机,被击中后飞机基本就回不来了。数学家的观点和军方的观点完全是相反的,后来事实证明,数学家是对的。
  上述两个例子有异曲同工之妙,运用的思维策略都是“正难则反”,可谓是“一法一世界”。
  当然,数学之美不仅仅局限于上述三个方面,它有更深的美学内涵与艺术价值。随着同学们对数学的深入学习,一定会感受到这门学科无与伦比的诱人魅力!
  (作者为江苏省特级教师,正高级教师)
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