自然科学导论论文

数学在生活中的的魅力

摘要：数学与我们息息相关，并且充满着无穷的魅力，华罗庚曾经说过：“宇

宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。”

关键词：数学与艺术数学与IT 数学与建筑数学与金融

一．引言

一谈到数学，很多人都感觉头疼，从高中到大学，从大学到社会，数学是很多人的噩梦，但是如果我们回忆一下，慢慢品读一下，就会感觉数学与我们息息相关，并且充满着无穷的魅力，华罗庚曾经说过：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，生物之谜，日用之繁，无处不用数学。”

著名女诗人普拉斯曾说过：“魅力有一种能使人开颜、消怒，并且悦人和迷人的神秘品质。它不像水龙头那样随开随关，突然迸发。它像根丝巧妙的编织在性格里，它闪闪发光，光明灿烂，经久不灭。”数学则恰恰是“魅力”最好的代言人，它与我们的生活息息相关，从艺术，到IT，到建筑，到金融，每个行业都有着它的身影，都充斥着它的魅力。

本文用在我们身边就能看到、感受到、接触到的数学，告诉读者其中的魅力，这样的魅力才是“贴地气”的魅力，才会让人心服口服。

二.数学与艺术

艺术的美感是与数学分不开的，最让人感到美与和谐的比例就是黄金分割比——0.618。很多让人们感到很美的东西，比如海螺，其中都有不少奥妙，它的螺纹是遵循黄金分割的！还有一些艺术作品，几个简单的几何体，可是却让我们为之着迷，这是因为它也运用了黄金分割等数学上的手法。把黄金分割比应用于绘画中的例子很多，其中最有名且最先开始的可能就是著名的艺术家达·芬奇了。他之所以成为一位伟大的艺术家，是因为他首先就是一位了不起的数学家。他潜心研究人体结构，他发现了隐藏在人体中的数字与比例，并将这些应用于他的艺术作品中，使得他画笔下的人物都栩栩如生，百看不腻。如果你仔细去研究他的最有名的几幅画，《最后的晚餐》《蒙娜丽莎》等，你肯定会惊喜的发现里面蕴藏了太多太多的黄金分割了！

艺术的创造过程中，不管是有意识，还是无意识，数学关系都是客观存在的。它是构成型的基础，也是其他一切的基础。型是构成空间的基础，方的也好，圆的也好，是平面的或是立体的，都是按一定比例去安排的。在古代中国画中，虽然有些形体比例不太准确美观，但其以“虚拟”的空间，“形神兼备”，构图的活泼弥补了这一缺憾，而构图空间本身也是数学关系起着调和作用。中国古建筑中，数学关系尤其明显，传统的三合院、四合院，以及雕梁画栋，飞檐翘壁总是那样的和谐，符合人性化的审美观，具有特别的亲和力。像其他的，如工艺、雕塑等无不隐含一种完美的数学关系。像其他的如陶瓷、青铜、园林以及服饰等等艺术，无不打上了“数学关系”的烙印。我想，那些最原始的坛坛罐罐，就是没有任何纹饰，也绝对是一种美感，一种质朴，原始，萌芽般的里正体现了自然界

赋予的数学关系在里面。艺术的可贵之处，就是人类在有意识的运用中，使这种关系得到恰到好处的升华。使数学的魅力完美的蕴含在艺术之中。

三．数学与IT

软件编程是基于数学模型的基础上面的，所以，数学是计算机科学的主要基础，以离散数学为代表的应用数学是描述学科理论、方法和技术的主要工具。软件编程中不仅许多理论是用数学描述的，而且许多技术也是用数学描述的。从计算机各种应用的程序设计方面考察，任何一个可在存储程序式电子数字计算机上运行的程序，其对应的计算方法首先都必须是构造性的，数据表示必须离散化，计算操作必须使用逻辑或代数的方法进行，这些都应体现在算法和程序之中。此外，到现在为止，算法的正确性、程序的语义及其正确性的理论基础仍然是数理逻辑，或进一步的模型论。真正的程序语义是模型论意义上的语义。于是软件编程思想运行的严密性、学科理论方法与实现技术的高度一致是计算机科学与技术学科同数学学科密切相关的根本原因。从学科特点和学科方法论的角度考察，软件编程的主要基础思想是数学思维，特别是数学中以代数、逻辑为代表的离散数学，而程序技术和电子技术仅仅只是计算机科学与技术学科产品或实现的一种技术表现形式。程序只是一件衣服，算法才是它的灵魂，算法就来自于数学，没有深厚的数学思维功底，是弄不懂算法的。所以IT行业中也蕴含着无穷的数学魅力。

四．数学与建筑

数学与建筑的亲缘关系一直可追溯到古埃及时代。所以我们就以金字塔为例。在尼罗河三角洲南面的埃及，错落有姿地散布着八十多座金字塔。这是奴隶制帝王一一法老的陵墓。这些金字塔大约建于公元前二千五百年左右。尽管当时的人们还没有完整的数学知识，却给后人留下了一串奇妙的数字和一个神秘的图形。

我们以最大的齐奥普斯金字塔为例，高为146.5米,正方形的地基边长为230米, 用230万块经过磨光的平均每块重量约2.5吨的石灰岩石叠成,是金字塔建筑艺术中的顶峰之作,被誉为古代七大奇迹中的奇迹。

那时的尺度单位是库比特。1库比特约为63.58厘米,这是当时埃及国王的肘部到手指尖的长度。地球的平均半径是6375公里,这个数字的百万分之一正好是1库比特。地基边长230米换算成以库比特为单位是362,这个数字与一年的天数极为接近。塔高的10亿倍约等于从地球到太阳的平均距离。地基边长与高度之比的两倍正好等于 3.14，这真是一个令人惊奇的数字。圆周率的这一比值直到公元前七百年左右才被求得。前后相差近两千年。金字塔高度的平方约为21462，其每一侧面三角形的面积约为21481,两个数字几乎相等。从金字塔的方位看，塔的四个侧面分别指向正东，正南，正西，正北。误差不超过0.5度。塔基东南角与西北角的高度误差仅2.7厘米。底面边长误差只有20厘米。这样的精确度使现代建筑也望尖莫及。不借助于数学能行吗？金字塔是一个十分奇特的形体，一个抽象几何形体——正四棱锥体，这种形体似乎太简单甚至太单调了。然而，它却明确地显示为人的创造物。自然界有球形、圆锥形、圆柱形、多面体等却未曾有过这样的正四棱锥体。这种形体方正规范而显得庄严肃穆，径纬分明而显得至高无上。这种严整的图形,配以庞大的体积并赋以带有宗教色彩的主题,给人造成了心理上的某种压力,显示出法老的超人力量。因此正四棱锥形的金字