高等數(shù)學(xué)的美學(xué)探索
佚名
引言 數(shù)學(xué)美古已有之,早在古希臘時代,畢達哥拉斯學(xué)派已經(jīng)論及數(shù)學(xué)與美學(xué)的關(guān)系,畢達哥拉斯本人既是哲學(xué)家、數(shù)學(xué)家,又是音樂理論的始祖,他第一次提出“美是和諧與比例”的觀點。我國當(dāng)代著名數(shù)學(xué)家徐利治指出:“數(shù)學(xué)美的含義十分豐富,如數(shù)學(xué)概念的簡單性、統(tǒng)性、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性、對稱性,數(shù)學(xué)命題與數(shù)學(xué)模型的概括性、典型性與普適性,還有數(shù)學(xué)中的奇異性等等都是數(shù)學(xué)美的具體內(nèi)容”。 1數(shù)學(xué)意境的形象美 高等數(shù)學(xué)中有些概念比較抽象,學(xué)生在理解上會有一定的困難.在教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)適當(dāng)?shù)那榫常瑢⒊橄蟮母拍罹唧w化、形象化,這樣易于學(xué)生理解。例如,講授極限的概念時先介紹劉徽的割圓術(shù):“割之彌細,所失彌少,割之又割以至于不可割,則與圓合體而無所失矣”。又如,《莊子天下篇>中的“一尺之捶,日取其半,萬世不竭”。
同時再輔以多媒體技術(shù),學(xué)生一定會在感官上感受到極限的美妙。 2數(shù)學(xué)探索的創(chuàng)新美 數(shù)學(xué)的發(fā)展離不開人們對于美的追求,數(shù)學(xué)家也是美的追求者。實際上,人們在研究數(shù)學(xué)時,都在自覺不自覺地應(yīng)用美學(xué)原則,愛斯坦科學(xué)思想的偉大繼承人狄拉克說:“我沒有試圖直接解決某個物理問題,而只是試圖尋求某種優(yōu)美的數(shù)學(xué)”,他認(rèn)為:“如果物理學(xué)方程在數(shù)學(xué)上不美,那就標(biāo)志著一種不足,意味著理論有缺陷,需要改進,有時候,數(shù)學(xué)美比實驗相符更重要”。 高斯在回顧二次互反律的證明過程時說:“尋求一種最美和最簡潔的證明,乃是吸引我去研究的主要動力”。 “美是真理的光輝“這句拉丁格言的意思是說,探索者最初是借助這種光輝來認(rèn)識真理的.歷史的事實給我們以深刻的啟迪,為了培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新人才,必須加強數(shù)學(xué)美的教育。 3數(shù)學(xué)語言的簡潔美 數(shù)學(xué)家將自己的勞動成果用最合理的形式(一般是用式子)來表達,這就是數(shù)學(xué)美中很重要的一種美——簡潔美。數(shù)學(xué)語言借助數(shù)學(xué)符號把數(shù)學(xué)內(nèi)容扼要地表現(xiàn)出來,體現(xiàn)了準(zhǔn)確性、有序性、概括性、簡單性與條理性。如數(shù)列極限與函數(shù)極限的分析定義是用“ε-N”、“ε-δ”語言給出的,定義中具有任意性與確定性,ε的任意性通過無限多個相對確定性來實現(xiàn),ε的確定性決定了N 和ε的存在性。這種定義精細地刻劃了極限過程中變量之間的動態(tài)關(guān)系,表達了極限概念的本質(zhì),并且為極限運算奠定了基礎(chǔ),學(xué)過微積分的人無不贊賞它的完美,評價它是最嚴(yán)密、最精煉、最優(yōu)美的語言。
確地描繪出它的圖像。但是黎曼函數(shù)、狄利克雷函數(shù)和魏爾斯特拉斯函數(shù)的美就恰似一幅幅神奇的抽象畫,雖奇異古怪,卻是數(shù)學(xué)家們依靠想象而產(chǎn)生的藝術(shù)精品。 與之相反,數(shù)學(xué)家皮亞諾構(gòu)造出的可充滿一個正方形的曲線“皮亞諾曲線”,也讓我們感受到數(shù)學(xué)的“奇異美”。 總而言之,高等數(shù)學(xué)中包含的數(shù)學(xué)美的內(nèi)容是非常豐富的,正如羅素所說:“數(shù)學(xué),如果正確地看它,不但擁有真理,而且有至高的美”。只要我們善于去觀察,善于去總結(jié),我們還會有所發(fā)現(xiàn),有所創(chuàng)新。把它們及時地引進課堂,對高等數(shù)學(xué)的教學(xué)是非常有利的,讓越來越多的人感受到高等數(shù)學(xué)的美,引導(dǎo)學(xué)生對美的追求,使他們逐步體驗到數(shù)學(xué)美,使他們擺脫“苦學(xué)”的束縛,走入“樂學(xué)”的天地。