数学中的 美

举例说明数学美的特征
数学美是指数学中和视觉美有关的概念，它蕴藏着一种优美的结构美。

在数学领域中，它既有理性，也有审美意义。

在一些研究中，人们认为在形式化的数学系统中，优秀的数学概念构成了一种美的架构，而数学美是指这种美的架构的形式。

一般来说，数学美的特征主要有以下几个方面：
首先，数学美体现出一定的组织性和对称性。

组织性和对称性是数学美的重要特征，它使得数学概念变得规律，抽象和构建结构更加容易。

例如，在图形学中，几何图形的结构美和其内部面积成比例的情况，使得这种复杂的几何图形具有很强的视觉美。

其次，数学美体现出一定的简洁性和完善性。

简洁性是指一个形式化的数学系统构成的模型具有较低的复杂性，使得可以在较短的时间内完成复杂的数学计算，而完善性是指一个形式化的数学系统构成的模型要求满足所有的条件，以实现更严谨的验证结果。

例如，用运筹学中的最优化理论来解决一个组合问题，需要使用一定的数学模型来表达这个问题，而这个模型要求简洁而且完善，以实现最优化的结果。

此外，数学美还体现出一定的精确性和应用性。

精确性是指一个形式化的数学模型要求能够准确地表达数学问题，以及给出精确的解决方案。

而应用性是指一个形式化的数学模型要求能够自然和规律地应用于实际的数学问题中，以及给出合理的结果。

例如，在统计分析中，如果使用正确的数学模型，就可以精确地描述数据并获得合理的
结果，同时又可以自然地应用于实际问题中。

总之，数学美体现出规律性、组织性、对称性、简洁性、完善性、精确性和应用性，把数学概念变得规律，抽象和构建结构更加容易，因此，它为数学研究提供了重要的参考。

浅谈数学之美【摘要】数学美是自然美的客观反映，是科学美的核心。

“那里有数学，哪里就有美”,数学美不是什么虚无缥缈、不可捉摸的东西，而是有其确定的客观内容.数学美的内容是丰富的，如数学概念的简单性、统一性,结构系统的协调性、对称性，数学命题与数学模型的概括性、典型性和普遍性，还有数学中的奇异性等，都是数学美的具体内容。

本文主要围绕数学美的三个特征:简洁性、和谐性和奇异性进行阐述。

【关键词】数学，数学美，美学特征数学美的表现形式是多种多样的，从外在形象上看：她有体系之美、概念之美、公式之美；从思维方式上看：她有简约之美、无限之美、抽象之美、类比之美；从美学原理上看：她有对称之美、和谐之美、奇异之美等.此外，数学还有着完美的符号语言、特有的抽象艺术、严密的逻辑体系、永恒的创新动力等特点。

但这些都离不开数学美的三大特征，即：简洁性、和谐性和奇异性。

1简洁性是数学美的首要特点爱因斯坦说:“美，本质上终究是简单性"，“只有既朴实清秀,又底蕴深厚，才称得上至美”。

简洁本身就是一种美,而数学的首要特点在于它的简洁性.数学中的基本概念、理论和公式所呈现的简单性就是一种实实在在的简洁美。

数学家莫德尔说过:“在数学里美的各个属性中，首先要推崇的大概是简单性了”.数学的简洁性在人们生活中屡见不鲜：钱币只须有一分、二分、五分、一角、二角、五角、一元、二元、五元、十元……就可简单的构成任何数目的款项；圆的周长公式：C=2πR，就是“简洁美”的典范，它概括了所有圆形的共同特性；把一亿写成l08，把千万分之一写成10—7；二进制在计算机领域的应用……化繁为简，化难为易，力求简洁、直观。

数学不仅仅是在运算上要求这样，论证说明也更是如此。

显然，数学的公式与公理就是简洁美的最佳证据之一.1.1简洁性之一:符号美实现数学的简洁性的重要手段是使用了数学符号.符号对于数学的发展来讲是极为重要的，它可使人们摆脱数学自身的抽象与约束，集中精力于主要环节，没有符号去表示数及其运算，数学的发展是不可想象的。

“数学之美”的内容
以下是关于“数学之美”内容的描述：
1.数学的对称之美。

在数学中存在着各种形式的对称性，这种对称性可以体现在数学对象
的结构、性质和关系中。

数学中的对称美具体体现为：数学的几何对称美、数学的代数对称美和数学的组合对称美。

这些对称之美不仅有助于我们解决问题，还能够揭示数学对象之间的联系和结构。

2.数学的简洁之美。

数学的简洁之美来源于其简洁而优雅的表达方式、精炼的推理和符号
表示。

数学的简洁美不仅使得数学理论更加易于理解和应用，也给人一种审美上的享受。

如数学中的公式和方程往往以简洁明了的形式来表达复杂的数学关系；数学中的定理和证明也往往具有简洁而优雅的特点。

3.数学的抽象之美。

数学的抽象之美源于其超越具体对象和情境的能力，以及抽象化的思
维和符号系统。

如数学中的概念和理论往往能够超越特定的对象和情境，通过引入符号和符号系统，将复杂的数学概念和关系抽象化，使得数学思维更加灵活和高效。

数学的抽象之美常常会启发人们对世界的深入思考，推动人类创造力的发展。

数学中蕴含的美众所周知，数学在我们的基础教育中占有很大的份量，是我们的文化中极为重要的组成部分。

她不但有智育的功能，也有其美育的功能。

数学美深深地感染着人们的心灵，激起人们对她的欣赏。

下面从几个方面来欣赏数学美。

一、简洁美爱因期坦说过：“美，本质上终究是简单性。

”他还认为，只有借助数学，才能达到简单性的美学准则。

朴素，简单，是其外在形式。

只有既朴实清秀，又底蕴深厚，才称得上至美。

欧拉给出的公式：V－Ｅ＋Ｆ＝２，堪称“简单美”的典范。

世间的多面体有多少？没有人能说清楚。

但它们的顶点数Ｖ、棱数Ｅ、面数Ｆ，都必须服从欧拉给出的公式，一个如此简单的公式，概括了无数种多面体的共同特性，能不令人惊叹不已？由她还可派生出许多同样美妙的东西。

如：平面图的点数Ｖ、边数Ｅ、区域数Ｆ满足V－Ｅ＋Ｆ＝２，这个公式成了近代数学两个重要分支——拓扑学与图论的基本公式。

由这个公式可以得到许多深刻的结论，对拓扑学与图论的发展起了很大的作用。

在数学中，像欧拉公式这样形式简洁、内容深刻、作用很大的定理还有许多。

比如：圆的周长公式：C=2πR勾股定理：直角三角形两直角边的平方和等于斜边平方。

数学的这种简洁美，用几个定理是不足以说清的，数学历史中每一次进步都使已有的定理更简洁。

正如伟大的希而伯特曾说过：“数学中每一步真正的进展都与更有力的工具和更简单的方法的发现密切联系着”。

二、和谐美数论大师赛尔伯格曾经说，他喜欢数学的一个动机是以下的公式：这个公式实在美极了，奇数1、3、5、…这样的组合可以给出，对于一个数学家来说，此公式正如一幅美丽图画或风景。

欧拉公式：曾获得“最美的数学定理”称号。

欧拉建立了在他那个时代，数学中最重要的几个常数之间的绝妙的有趣的联系，包容得如此协调、有序。

与欧拉公式有关的棣美弗－欧拉公式是这个公式把人们以为没有什么共同性的两大类函数――三角函数与指数函数紧密地结合起来了。

对他们的结合，人们始则惊诧，继而赞叹――确是“天作之合”，因为，由他们的结合能派生出许多美的，有用的结论来。

数学中美的欣赏数学美是一种蕴涵的美，它需要从深处去挖掘。

关于数学美的内容很多,本文是为了从浅层阐述数学的美,让学生初步感受数学中美的存在，所以本文就主要从数学美的概念、数学美与其它美的区别、数学美的内容和它在数学教育中的体现这几个方面作以下的阐述。

一、数学美的概念美是人类创造性实践活动的产物，是人类本质力量的感性显现。

通常我们所说的美以自然美、社会美以及在此基础上的艺术美、科学美的形式存在。

数学美是自然美的客观反映，是科学美的核心。

简言之数学美就是数学中奇妙的有规律的让人愉悦的美的东西。

历史上许多学者、数学家对数学美从不同的侧面作过生动的阐述。

普洛克拉斯早就断言：“哪里有数，哪里就有美。

”亚里士多德也曾讲过：“虽然数学没有明显地提到善和美，但善和美也不能和数学完全分离。

因为美的主要形式家是“秩序、匀称和确定性”，这些正是数学研究的原则。

”徐利治教授说：“作为科学语言的数学，具有一般语言文字与艺术所共有的美的特点，即数学在其内容结构上和方法上也都具有自身的某种美，既所谓数学美。

数学美的含义是丰富的，如数学概念的简单性、统一性，结构关系的协调性，对称性，数学命题与数学模型的概括性、典型性和普遍性，还有数学中的奇异性等等都是数学美的具体内容。

以上的论述可见，数学中充满着美的因素，数学美是数学科学的本质力量的感性和理性的呈现，它不是什么虚无飘渺、不可捉摸的东西，而是有其确定的客观内容。

二、数学美与其它美的区别数学美有别与其它的美，它没有鲜艳的色彩，没有美妙的声音，没有动感的画面，它却是一种独特的美。

美国数学家克莱因曾对数学美作过这样的描述：“音乐能激发或抚慰情怀，绘画使人赏心悦目，诗歌能动人心弦，哲学使人获得智慧，科技可以改善物质生活，但数学却能提供以上一切。

”数学美与其它美的区别还在于它是蕴涵在其中的美。

打个比方来说，大家一定都有这种感觉，绝大部分同学对音体美容易产生兴趣，而对数学感兴趣的不多。

我认为，这主要有两个方面的原因：一是音体美中所表现出来的美是外显的，这种美同学们比较容易感受、认识和理解；而数学中的美虽然也有一些表现在数学对象的外表，如精美的图形、优美的公式、巧妙的解法等等，但总的来说数学中的美还是深深地蕴藏在它的基本结构之中，这种内在的理性美学生往往难以感受、认识和理解，这也是数学区别于其它学科的主要特征之一。

浅窥数学解题中的简洁美由于数学反映的是自然的本质，因此，数学美本质上是自然美的抽象画，既有结论之美，也有方法之美，还有结构之美.与普通的自然美一样，归纳起来，数学美体现为以下几个特征：简洁性、和谐性、奇异性.数学的美妙之处在于能把混乱化为和谐,纷杂化为对称,繁复变为简单,还在于能将一个陌生的问题利用熟知的"相似问题"进行类比,使其得以解决.1.数学美的简洁性，包括符号美、抽象美、统一美、常数美.数学理论的过人之处之一就在于她能用简洁的方式揭示复杂的现象.数学美的简洁性是数学美的重要标志，它是指数学的证明方法、表达形式和理论体系结构的简单性.主要包括符号美、抽象美、统一美和常数美等.有人说，文学家能将一句话拓展成一本书，数学家则把一句话缩为一个符号，其简洁性无与伦比，体现为符号美；数学家关注万事万物的共同特质数与形，忽略其具体物质属性，高度的抽象性使数学内涵丰富、寓意深刻、应用广泛，展示着抽象美；数学家建立不同事物之间的联系，发现其相同点，表现为统一美；数学家寻求变化中的永恒，动态中的静止，用常数或不变量描述事物本质，带给人们常数美.比如，著名的欧拉恒等式，把自然界中5个最重要的常数0,1,i,eπ,通过数学的3个最基本的运算：加、乘、指数运算有机地联系起来，体现了数学的符号美、抽象美、统一美和常数美；反映多面体的顶点数v，棱数e、面数f关系的欧拉公式f-e+v=2体现了数学的统一美和常数美；全部二次曲线(椭圆、抛物线、双曲线)可以统一为圆锥曲线，而它们又分别表达了三种宇宙速度下物体运动的轨迹；笛卡尔通过坐标方法，用方程表示图形，用计算代替推理，实现几何、代数、逻辑的统一；高斯从曲率的观点把欧几里得几何、罗巴切夫斯基几何和黎曼几何统一；克莱因用变换群的观点统一了19世纪发展起来的各种几何学，认为不同的几何只不过是在相应的变换群下不变性质的科学，这些都反映了数学的统一美.简洁性的另一个值得强调的是常数美中的不变量问题，数学所关注的本质、共性、联系、规律等，归根结底都是某种不变性，而不变性的一个重要表现就是不变量，这种不变量是数学简洁美的一个重要体现.2.数学美的和谐性，包括对称美、序列美、节奏美、协调美.和谐即雅致、严谨或形式结构的无矛盾性.数学美的和谐性也是数学结构美的重要标志，数学的整体与部分、部分与部分之间的和谐协调性，具体体现为对称美、序列美、节奏美、协调美等.其中对称美反映的是万事万物变化中的某种不变性，它包含着匀称、平衡与稳定；序列美、节奏美和协调美反映的是万事万物变化中的某种秩序、联系和规律，它包含着有序(单调)、递归、循环(周期)、整齐与层次.和谐性是自然的本质反映，自然界本身是和谐的统一体；和谐性也是真理的客观表现——真的东西是美丽的，正如爱因斯坦所说：“形式上的美丽，意味着理论上的正确.”数学中的和谐美俯拾即是.比如：杨辉三角；几何学中的黄金分割比；反映角度函数值关系的各种三角恒等式等.3.数学美的奇异性.包括奇异美、有限美、神秘美、对比美等.数学美的奇异性是指研究对象不能用任何现成的理论解释的特殊性质.奇异是一种美，奇异到极致更是一种美.数学的奇异美包括有限美、神秘美、对比美.有限美是指以有限认识、表达与研究无限，具有神奇之功；神秘美是指某些结论不可思议、甚至无法验证，但却绝对正确无疑；对比美主要指数学中的突变现象形成巨大的反差，令人惊叹.比如，二进制中0与1的丰富含义，正多面体的个数有限性，数学归纳法的两步证明等都体现了有限美；抽屉原理证明的各种存在性，超越数、幻方等都体现了神秘美；所有分形图形的复杂与美丽，勾股定理产生的勾股方程与费马猜想的反差等都反映了对比美.在某种意义上，数学美的简洁性是数学抽象的体现，数学美的和谐性与奇异性是现实世界的统一性与多样性在数学中的反映.数学总被人们误以为是枯燥乏味的学科，让人提不起兴趣。

举例说明数学之美数学是一门美妙的学科，它的美不仅仅在于它的逻辑严谨性，更在于它的无限可能性。

下面是我个人认为数学之美的10个例子：1. 黄金分割比例：黄金分割比例是一种十分美丽和神秘的比例，它被广泛应用于建筑、艺术、设计和自然科学等领域。

这个比例的神奇之处在于它不仅具有美学价值，而且还具有很多实用价值。

2. 莫比乌斯环面：莫比乌斯环面是一种非常有趣的拓扑结构，它具有一个非常神奇的特性，就是它只有一个面和一个边界，这使得它成为数学家和物理学家研究拓扑学和几何学的宝贵工具。

3. 无穷级数：无穷级数是一种非常重要的数学工具，它可以让我们计算出无限多个数的和。

无穷级数的神奇之处在于它可以使用一些简单的公式来计算出复杂的函数值。

4. 群论：群论是一种非常重要的数学分支，它研究的是对称性和变换，它不仅在纯数学中有广泛的应用，而且在物理学、化学、计算机科学等领域也有很多应用。

5. 拉格朗日乘数法：拉格朗日乘数法是一种非常重要的优化方法，它可以让我们在一个多元函数的约束条件下求出函数的最大值或最小值，它在数学、经济学、物理学等领域都有很多应用。

6. 三角函数：三角函数是一种非常有用的数学工具，它们可以帮助我们研究三角形和周期现象，它们在数学、物理学、天文学等领域都有很多应用。

7. 矩阵论：矩阵论是一种非常重要的数学分支，它研究的是矩阵的性质和应用，它在计算机科学、物理学、工程学等领域有广泛的应用。

8. 傅里叶变换：傅里叶变换是一种非常有用的数学工具，它可以将一个信号分解成不同频率的成分，它在信号处理、图像处理、音频处理等领域都有广泛的应用。

9. 微积分：微积分是一种非常重要的数学分支，它研究的是函数的变化率和积分，它在物理学、工程学、经济学等领域都有广泛的应用。

10. 概率论：概率论是一种非常重要的数学分支，它研究的是随机事件的概率和分布，它在统计学、金融学、医学等领域都有广泛的应用。

以上是我个人认为数学之美的10个例子，它们展示了数学的多样性、实用性和美妙性。

数学美的几个特征以及应用一、数学美的特征1. 简洁美。

简洁美是数学美最突出的表现，简洁的数学理论能给人以美的最直接的享受。

简洁的东西容易被人类把握，有助于提高思维的效率。

我国著名的数学家陈省身说过：“数学世界中，简单性和优雅性是压倒一切的。

”无论是广泛适用的数学概念、公式和法则，还是逻辑系统的数量，又或是空间的本质属性，无一不以它所特有的精炼语言、严密的逻辑、抽象的符号向我们展示出数学简洁的魅力。

2. 对称美。

对称美是指数学内容与结构系统的协调完备所表现出来的均衡对称，它不仅是指几何图形的对称关系，也指各种数学概念、公式和定理间的对称思想。

美国的数学教育家舍菲尔德在问题的分析和理解中就建议：“借助对称性或其他不失一般性的考虑使问题得到简化。

”数学中与对称有关的内容数不胜数，函数、立体几何、解析几何中的很多内容都能给人以对称的美感。

3. 奇异性。

奇异美是指数学中原有的习惯法则和统一格局被新的事物所突破，从而引起惊愕与诧异，同时又赢得人们的赞赏与叹服。

如，数学中出人意料的结果、公式、新思想、新理论、新方法等。

没有了这个方面，数学的美也许会显得单调，数学上许许多多出人意料的奇异巧合让人们对数学的美更加着迷。

数学结论的奇异往往令人惊叹，独特的方法也使学生感受到创造的喜悦和成功的乐趣。

二、如何在教学中体现数学美首先教师必须善于挖掘教材中的数学美，让学生感受数学的美，以数学魅力拨动学生的心弦，开启心灵，陶冶情操，激发兴趣，促进其能力的发展。

例如，教学“黄金分割”时，列举世界上很多著名的建筑，都符合黄金分割；最美身体上下比例，也是符合黄金分割的。

其次让学生明白数学美的意义，在学习中体会数学之美。

如，在学习了三角形、平行四边形、梯形、长方形、正方形的面积公式后，引导学生深入发掘它们的内在联系。

发现当梯形上底缩短为0时（上底小于下底），这时梯形就转化为三角形，因此三角形可视作上底为0的梯形；当梯形的上底与下底相等时，梯形就转化为平行四边形，因此平行四边形可看作上下底相等的梯形。

浅谈数学之美一、数学美的含义我国著名数学家徐利治指出：“数学美的含义是丰富的，如数学概念的简单性，统一性，结构系统的协调性，对称性，数学命题与数学模型的概括性、典型性与普遍性，还有数学中的奇异性都是数学美的具体内容。

因此我们可以把数学的美分为结构美、方法美、语言美、逻辑美、非逻辑美、创造美、形态美、内在美、严谨美与应用美。

”数学的结构美是一种内在的美，来自各部分的和谐秩序，给人以美的感受。

数学的方法美是指数学证明方法与思维方法在解决问题时体现出来的美妙以及使人感到愉快的美感并激发兴趣。

数学的语言是—种特殊的语言，它是借助数字符号把数字内容扼要地表现出来，具有准确性、概括性、有序性、简单性、通用性。

数学中的逻辑推理是根据所学过的知识来推导出未知的，无论由已知推向结果还是结果反推已知，一步一步的推理，一环扣一环的演绎，都是数学严谨的逻辑美，都给人以破案的神秘感。

数学的非逻辑美是一些自然界现实所概括的一些公理定义，如两点确定一条直线，SAS等等，并用它们来证明一些问题。

数学的创造美中，不断地由一问题转向别的问题，进而探索发展为一门新的数学分支，如开始只有正数，后来有了负数，再后来扩大到了复数。

数学的形态美是指数学美的内容的外部表现形态，即“在数学理论、图形之中，或者数字理论和图形的相互关系中，表现这些关系的定理和公式，所呈现出来的简单、整齐、对称和谐的美”。

数学内在美是指数学美的内容诸要素的内部组织结构。

数学的应用美是不同的人应用相同的数学概念和方法研究不同的事物，不相同的事物又都服从于同一数学规律。

如正多边形镶嵌成的地板图案，各种几何体造型的建筑物，如悉尼大歌剧院。

二、数学美的特征随着社会历史的发展，数学美的概念在不断的变化和发展，但数学美的内容和基本特征具有相对稳定性，概括起来数学美的主要特征为：和谐性、简洁性和奇异性。

1.和谐性是指数学内容的部分与部分，部分与整体之间的和谐、协调。

如欧几里德的《几何原本》从少量的几个定义、公理、公设出发，按照逻辑规划，推论出467个定理。