数学的美体现在哪些方面

如题所述

几乎所有的数学家都认为数学是美的。著名数学家巴拿赫说“数学是最美的,也是最有力的人类创造。”

再给大家看一些图片感受一下;


比例之美

数学的一个美是比例。数学中有很多漂亮的比例。为大家所熟知的就是黄金分割。

著名的画家达芬奇在画画的时候,大量用到这个比例。比如《蒙娜丽莎》

眼睛到下巴的高度比上整个头的高度正好是黄金分割比例。如果把眼睛到下巴当作整个距离,嘴巴也刚好在黄金分割点。

还有一个是勾股定理,著名的天文学家开普勒(Johannes Kepler, 1571–1630)曾认为几何中有两大美女,一个就是黄金分割,另外一个是大家都知道的勾股定理。

简洁之美

数学的另外一个美是体现在它非常简洁。他们看上去都非常简洁,却都刻画了非常深刻的数学原理。

比如欧拉公式,欧拉公式就像欧拉纯粹的内心一样简明。它用最简明的方式,沟通了世界上几乎全部的数学元素。无理数e,它是自然对数的底,隐藏于飞船的速度和蜗牛的螺线。无理数π,隐藏于世界上最完美的平面对称图形——圆。还有+,-,1,0...


神奇之美

另外一个数学的美,也就是非常神奇。首先是勾股定理。如下图所示,正整数的勾股对有无穷多对。

但是费马大定理告诉我们,当大于2时,没有正整数解。费马是一个非常神奇的人。他并不是职业数学家,他本职是个律师。他30岁就当议员,47岁就是地方议会的终生议员。他也一直是业余研究数学,却提出了伟大的费马大定理。

另外,在大自然中也蕴含着神奇的数学。比如,

蛇的正弦曲线,蛇在前行的时候有四种行进方式,其中两种分别是蜿蜒式和侧行式,以这两种方式行进时,行进轨迹类似于正弦曲线。

蜘蛛编织出来的“八卦网”非常精致匀称,里面有丰富的几何学概念,像半径、弦、平行线段、三角形、全等对应角、对数螺线、悬链线和超越线等等,蜘蛛用辐线将网分成几个部分,相邻辐线的圆周角大致相等,而蜘蛛网从外圈绕向中心点的螺旋线是对数螺旋线。

还有自相似的罗马花椰菜,雪花,闪电等等。

干净之美

数学的另外一个美丽就是它的干净。数学证明必须坚实、干干净净,没有任何瑕疵。

英国一位著名的哲学家和思想家,把数学的证明说成是像钻石一样的美,所谓的美丽就是又坚固、又漂亮,又干干净净。

(转自头条号-数学经纬网)

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第1个回答  2018-07-06
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著的对称性,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。本回答被网友采纳
第2个回答  推荐于2017-11-23
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著的对称性,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。本回答被网友采纳
第3个回答  2021-02-25

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