有关数学的资料
1. 有关于数学方面的资料
数学的概念:
数学,作为人类思维的表达形式,反映了人们积极进取的意志、缜密周详的推理及对完美境界的追求。它的基本要素是:逻辑和直观、分析和推理、共性和个性。虽然不同的传统学派可以强调不同的侧面,然而正是这些互相对立的力量的相互作用,以及它们综合起来的努力,才构成了数学科学的生命力、可用性和它的崇高价值。
数学史:
基础数学的知识与运用是个人与团体生活中不可或缺的一部分。其基本概念的精炼早在古埃及、美索不达米亚及古印度内的古代数学文本内便可观见。从那时开始,其发展便持续不断地有小幅度的进展,直至16世纪的文艺复兴时期,因着和新科学发现相作用而生成的数学革新导致了知识的加速,直至今日。 今日,数学被使用在世界不同的领域上,包括科学、工程、医学和经济学等。数学对这些领域的应用通常被称为应用数学,有时亦会激起新的数学发现,并导致全新学科的发展。数学家也研究纯数学,也就是数学本身,而不以任何实际应用为目标。虽然许多以纯数学开始的研究,但之后会发现许多应用。 创立于二十世纪三十年代的法国的布尔巴基学派认为:数学,至少纯数学,是研究抽象结构的理论。结构,就是以初始概念和公理出发的演绎系统。布学派认为,有三种基本的抽象结构:代数结构,序结构,拓扑结构
基本上都是重点,楼主可以挑着写,祝你办个漂亮的手抄报!
2. 有关数学的来历的资料
原始公社末期,私有制和货物交换产生以后,数与形的概念有了进一步的发展,仰韶文化时期出土的陶器,上面已刻有表示1234的符号。到原始公社末期,已开始用文字符号取代结绳记事了。
西安半坡出土的陶器有用1~8个圆点组成的等边三角形和分正方形为100个小正方形的图案,半坡遗址的房屋基址都是圆形和方形。为了画圆作方,确定平直,人们还创造了规、矩、准、绳等作图与测量工具。据《史记·夏本纪》记载,夏禹治水时已使用了这些工具。
商代中期,在甲骨文中已产生一套十进制数字和记数法,其中最大的数字为三万;与此同时,殷人用十个天干和十二个地支组成甲子、乙丑、丙寅、丁卯等60个名称来记60天的日期;在周代,又把以前用阴、阳符号构成的八卦表示八种事物发展为六十四卦,表示64种事物。
公元前一世纪的《周髀算经》提到西周初期用矩测量高、深、广、远的方法,并举出勾股形的勾三、股四、弦五以及环矩可以为圆等例子。《礼记·内则》篇提到西周贵族子弟从九岁开始便要学习数目和记数方法,他们要受礼、乐、射、驭、书、数的训练,作为“六艺”之一的数已经开始成为专门的课程。
春秋战国之际,筹算已得到普遍的应用,筹算记数法已使用十进位值制,这种记数法对世界数学的发展是有划时代意义的。这个时期的测量数学在生产上有了广泛应用,在数学上亦有相应的提高。
战国时期的百家争鸣也促进了数学的发展,尤其是对于正名和一些命题的争论直接与数学有关。名家认为经过抽象以后的名词概念与它们原来的实体不同,他们提出“矩不方,规不可以为圆”,把“大一”(无穷大)定义为“至大无外”,“小一”(无穷小)定义为“至小无内”。还提出了“一尺之棰,日取其半,万世不竭”等命题。
而墨家则认为名来源于物,名可以从不同方面和不同深度反映物。墨家给出一些数学定义。例如圆、方、平、直、次(相切)、端(点)等等。
墨家不同意“一尺之棰”的命题,提出一个“非半”的命题来进行反驳:将一线段按一半一半地无限分割下去,就必将出现一个不能再分割的“非半”,这个“非半”就是点。
名家的命题论述了有限长度可分割成一个无穷序列,墨家的命题则指出了这种无限分割的变化和结果。名家和墨家的数学定义和数学命题的讨论,对中国古代数学理论的发展是很有意义的。
中国古代数学体系的形成
秦汉是封建社会的上升时期,经济和文化均得到迅速发展。中国古代数学体系正是形成于这个时期,它的主要标志是算术已成为一个专门的学科,以及以《九章算术》为代表的数学著作的出现。
《九章算术》是战国、秦、汉封建社会创立并巩固时期数学发展的总结,就其数学成就来说,堪称是世界数学名著。例如分数四则运算、今有术(西方称三率法)、开平方与开立方(包括二次方程数值解法)、盈不足术(西方称双设法)、各种面积和体积公式、线性方程组解法、正负数运算的加减法则、勾股形解法(特别是勾股定理和求勾股数的方法)等,水平都是很高的。其中方程组解法和正负数加减法则在世界数学发展上是遥遥领先的。就其特点来说,它形成了一个以筹算为中心、与古希腊数学完全不同的独立体系。
《九章算术》有几个显著的特点:采用按类分章的数学问题集的形式;算式都是从筹算记数法发展起来的;以算术、代数为主,很少涉及图形性质;重视应用,缺乏理论阐述等。
这些特点是同当时社会条件与学术思想密切相关的。秦汉时期,一切科学技术都要为当时确立和巩固封建制度,以及发展社会生产服务,强调数学的应用性。最后成书于东汉初年的《九章算术》,排除了战国时期在百家争鸣中出现的名家和墨家重视名词定义与逻辑的讨论,偏重于与当时生产、生活密切相结合的数学问题及其解法,这与当时社会的发展情况是完全一致的。
《九章算术》在隋唐时期曾传到朝鲜、日本,并成为这些国家当时的数学教科书。它的一些成就如十进位值制、今有术、盈不足术等还传到印度和阿拉伯,并通过印度、阿拉伯传到欧洲,促进了世界数学的发展。
3. 有关数学的资料
《圆的有关性质》复习指导-2005初中数学中考专题复习辅导资料.doc
......说明:适用于初三版第9期“同步课堂”栏目一、复习目标1、理解圆及其相关的基本概念初中数学中考复习,2、了解点的轨迹概念,及五种常见轨迹;3、理解圆的对称性,初中数学总复习掌握垂径定 ...
详见:http://hi..com/howtogirl/blog/item/1e864dcdbe2e680ebe09e6a9.html
4. 有关数学小报的资料
华罗庚(1910——1982)出生于江苏太湖畔的金坛县,因出生时被父亲华老祥放于箩筐以图吉利,“进箩避邪,同庚百岁“,故取名罗庚。
华罗庚从小便贪玩,也喜欢凑热闹,只是功课平平,有时还不及格。勉强上完小学,进了家乡的金坛中学,但仍贪玩,字又写得歪歪扭扭,做数学作业时倒时满认真地画来画去,但像涂鸦一般,所以上初中时的华罗庚仍不被老师喜欢的学生而且还常常挨戒尺。
金坛中学的一位名叫王维克的教员却独有慧眼,他研究了华罗庚涂鸦的本子才发现这许多涂改的地方正反映他解题时探索的多种路子。一次王维克老师给学生讲[孙子算经]出了这样一道题:”今有物不知其数,三三数之剩其二,五五数剩其三,七七数剩其二,问物几何?“正在大家沉默之际,有个学生站起来,大家一看,原来是向来为人瞧不起的华罗庚,当时他才十四岁,你猜一猜华罗庚他说出是多少?23.他的回答使老师惊喜不已,并得到老师的表扬。从此,他喜欢上了数学。
华罗庚上完初中一年级后,因家境贫困而失学了,只好替父母站柜台,但他仍然坚持自学数学。经过自己不懈的努力,他的《苏家驹之代数的五次方程式解法不能成立的理由》论文,被清华大学数学系主任熊庆来教授发现,邀请他来清华大学;华罗庚被聘为大学教师,这在清华大学的历史上是破天荒的事情。
1936年夏,已经是杰出数学家的华罗庚,作为访问学者在英国剑桥大学工作两年。而此时抗日的消息传遍英国,他怀着强烈的爱国热忱,风尘仆仆地回到祖国,为西南联合大学讲课。华罗庚还是一位数学教育家,他培养了像王元、陈景润、陆启铿、杨乐、张广厚等一大批卓越数学家。为了培养青年一代,他为中学生编写了一些课外读物。
华罗庚十分注意数学方法在工农业生产中的直接应用。他经常深入工厂进行指导,进行数学应用普及工作,并编写了科普读物。
5. 谁有有关数学方面的资料
不知道你要的是什么数学资料?
数学科学网主页(美国网站)http://www.ams.org/mathscinet/
数学教育网站(大学以下)http://www.shuxue.com.cn/
数学资料库(一大学生博客)http://..com/question/13805816.html
6. 关于数学的资料
数学(mathematics或maths,来自希腊语,“máthēma”;经常被缩写为“”),是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科,从某种角度看属于形式科学的一种。数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看法。
而在人类历史发展和社会生活中,数学也发挥着不可替代的作用,也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。
在中国古代,数学叫作算术,又称算学,最后才改为数学.中国古代的算术是六艺之一(六艺中称为“数”).
数学起源于人类早期的生产活动,古巴比伦人从远古时代开始已经积累了一定的数学知识,并能应用实际问题.从数学本身看,他们的数学知识也只是观察和经验所得,没有综合结论和证明,但也要充分肯定他们对数学所做出的贡献.
基础数学的知识与运用是个人与团体生活中不可或缺的一部分.其基本概念的精炼早在古埃及、美索不达米亚及古印度内的古代数学文本内便可观见.从那时开始,其发展便持续不断地有小幅度的进展.但当时的代数学和几何学长久以来仍处于独立的状态.
代数学可以说是最为人们广泛接受的“数学”.可以说每一个人从小时候开始学数数起,最先接触到的数学就是代数学.而数学作为一个研究“数”的学科,代数学也是数学最重要的组成部分之一.几何学则是最早开始被人们研究的数学分支.
直到16世纪的文艺复兴时期,笛卡尔创立了解析几何,将当时完全分开的代数和几何学联系到了一起.从那以后,我们终于可以用计算证明几何学的定理;同时也可以用图形来形象的表示抽象的代数方程.而其后更发展出更加精微的微积分.
现时数学已包括多个分支.创立于二十世纪三十年代的法国的布尔巴基学派则认为:数学,至少纯数学,是研究抽象结构的理论.结构,就是以初始概念和公理出发的演绎系统.他们认为,数学有三种基本的母结构:代数结构(群,环,域,格……)、序结构(偏序,全序……)、拓扑结构(邻域,极限,连通性,维数……).
(6)有关数学的资料扩展阅读:
数学分支
一、数学史
二、数理逻辑与数学基础a:演绎逻辑学(亦称符号逻辑学)b:证明论 (亦称元数学) c:递归论 d:模型论 e:公理集合论 f:数学基础 g:数理逻辑与数学基础其他学科
三、数论
a:初等数论 b:解析数论 c:代数数论 d:超越数论 e:丢番图逼近 f:数的几何 g:概率数论 h:计算数论 i:数论其他学科
四、代数学
a:线性代数 b:群论 c:域论 d:李群 e:李代数 f:Kac-Moody代数 g:环论 (包括交换环与交换代数,结合环与结合代数,非结合环与非结 合代数等) h:模论 i:格论 j:泛代数理论 k:范畴论 l:同调代数 m:代数K理论 n:微分代数 o:代数编码理论 p:代数学其他学科
五、代数几何学
六、几何学
a:几何学基础 b:欧氏几何学 c:非欧几何学 (包括黎曼几何学等) d:球面几何学 e:向量和张量分析 f:仿射几何学 g:射影几何学 h:微分几何学 i:分数维几何 j:计算几何学 k:几何学其他学科
七、拓扑学
a:点集拓扑学 b:代数拓扑学 c:同伦论 d:低维拓扑学 e:同调论 f:维数论 g:格上拓扑学 h:纤维丛论 i:几何拓扑学 j:奇点理论 k:微分拓扑学 l:拓扑学其他学科
八、数学分析
a:微分学 b:积分学 c:级数论 d:数学分析其他学科
九、非标准分析
十、函数论
a:实变函数论 b:单复变函数论 c:多复变函数论 d:函数逼近论 e:调和分析 f:复流形 g:特殊函数论 h:函数论其他学科
十一、常微分方程
a:定性理论 b:稳定性理论 c:解析理论 d:常微分方程其他学科
十二、偏微分方程
a:椭圆型偏微分方程 b:双曲型偏微分方程 c:抛物型偏微分方程 d:非线性偏微分方程 e:偏微分方程其他学科
十三、动力系统
a:微分动力系统 b:拓扑动力系统 c:复动力系统 d:动力系统其他学科
十四、积分方程
十五、泛函分析
a:线性算子理论 b:变分法 c:拓扑线性空间 d:希尔伯特空间 e:函数空间 f:巴拿赫空间 g:算子代数 h:测度与积分 i:广义函数论 j:非线性泛函分析 k:泛函分析其他学科
十六、计算数学
a:插值法与逼近论 b:常微分方程数值解 c:偏微分方程数值解 d:积分方程数值解 e:数值代数 f:连续问题离散化方法 g:随机数值实验 h:误差分析 i:计算数学其他学科
十七、概率论
a:几何概率 b:概率分布 c:极限理论 d:随机过程 (包括正态过程与平稳过程、点过程等) e:马尔可夫过程 f:随机分析 g:鞅论 h:应用概率论 (具体应用入有关学科) i:概率论其他学科
十八、数理统计学
a:抽样理论 (包括抽样分布、抽样调查等 )b:假设检验 c:非参数统计 d:方差分析 e:相关回归分析 f:统计推断 g:贝叶斯统计 (包括参数估计等) h:试验设计 i:多元分析 j:统计判决理论 k:时间序列分析 l:数理统计学其他学科
十九、应用统计数学
a:统计质量控制 b:可靠性数学 c:保险数学 d:统计模拟
二十、应用统计数学其他学科
二十一、运筹学
a:线性规划 b:非线性规划 c:动态规划 d:组合最优化 e:参数规划 f:整数规划 g:随机规划 h:排队论 i:对策论 亦称博弈论 j:库存论 k:决策论 l:搜索论 m:图论 n:统筹论 o:最优化 p:运筹学其他学科
二十二、组合数学
二十三、模糊数学
二十四、量子数学
二十五、应用数学 (具体应用入有关学科)
二十六、数学其他学科
7. 帮我找一些有关数学的知识或材料
丘成桐这样描述幼时的家境:“我在香港的郊区——元朗和沙田长大。那里没有电,也没有自来水。小时候就在河中洗澡。家中有八个兄弟姐妹,食物少得可怜。”当教授的父亲是家里的顶梁柱,也是丘成桐心目中的偶像和心理上的依靠。
但是,丘成桐14岁时,父亲便去世了。丘成桐说这或许是自己一生中最大的打击。在一段颇长的日子里,他都不能相信父亲已经离开了自己和家人。家中经济顿入困境,孩子们都面临辍学。幸亏母亲苦心操持,父亲的旧交和弟子施以援手,才幸免如此。家中剧变,令丘成桐更成熟坚强。他说:“困境中人情冷暖,父亲生前的教导,竟变得真实起来。”也就是在这个时期,他开始产生了对几何的热爱,从此一发不可收拾。“我阅读了大量数学书籍,并考虑书中的难题。当这些难题都解决掉后,我开始创造自己认为有挑战性的题目。由个人去创造问题此后变成我研究事业中最关键的环节。学校的课本已经不能满足我了。我跑到图书馆、书店去看书。一般来说,我会比课程早一个学期做完所有的习题,所以听数学课是一种享受。”
从15岁起,丘成桐开始替低年级学生当家教,以贴补家用。他找到一些巧妙的方法,使成绩低劣的孩子摇身变成优等生。这为他积累了教导年轻人的经验,同时也体会到教学相长的道理。
卡拉比猜想
1966年丘成桐进了香港中文大学,选择了数学作为自己的事业。他以3年时间修完全部必修课程,还阅读了大量课外资料。被当时的美籍教授沙拉夫所赏识,力荐他到美国加利福尼亚大学伯克利分校。当时柏克利分校的数学系“在世界上数一数二”,云集了许多优秀的几何学家。丘成桐如饥似渴地从他们那里学习不同的科目,并师从著名数学家陈省身。博士毕业后他先后在美国多所著名大学任教,辉煌的数学之路也越走越宽。
丘成桐的研究工作深刻又广泛,成果累累。他最重要、最有影响的工作之一是对“卡拉比猜想”的证明。在演讲中,丘成桐披露了自己验证卡拉比猜想过程中的故事。
丘成桐刚到斯坦福大学时,一个几何大会正在举行。有位物理学家应邀就广义相对论发言。丘成桐说自己当时对物理还不算在行,但对其提及有关相对论的一个几何问题却一见倾心。“赋予空间的数学解释,与空间物理导出数学问题,两者都令人神往。”这问题当时对丘成桐而言,还是遥远不可及。但丘成桐对它念念不忘。在会议期间,他找到了一个办法,去反证卡拉比的提议。“我发表了自己的想法,反映似乎不错,没人提出异议。人们都松了口气,毕竟大家都猜对了,卡拉比猜想是不对的。”
但是,两个月后,卡拉比教授写信给丘成桐,厘清了丘成桐的一些想法。“我在推理中找到一个严重的决口。在我的研究生涯中,这可说是最痛苦的经历了。我辗转反侧,不能成眠。差不多两个星期都失眠,眼看名誉因犯错而毁于一旦。经过反复仔细审阅每个步骤后,我相信问题反过来才对。为卡拉比猜想举出反例,其论据是先假设它是对的,然后考虑其后果。”
意识到卡拉比猜想是对的后,丘成桐便朝着正确的方向迈进。在准备最后的证明前,需要大量的准备工作。他和郑绍远合作研究蒙奇—安培方程、仿射几何、极大曲面等相关问题。与孙理察合作研究调和影照,与孙理察和李安西门研究极小曲面。在短短两年里,“我们于与几何有关的非线性分析,硕果累累。这是几何学的黄金时代。”
新婚伊始,丘成桐终于找到完成卡拉比猜想的正确想法。他说:“我终于掌握了凯勒(Kahker)几何中的曲率了。一些老大难的代数几何问题,都因卡拉比猜想的证明而解决掉。”当时首先了解到凯勒几何的曲率结构后,丘成桐有物我相融的感觉,他用了一句诗来形容:落花人独立,微雨燕双飞。
迷恋数学之美
在丘成桐眼中,数学既可以实用,也可以独立为一门至为美丽的学科。他强调,习题可以重视实用,但绝对要讨论看来无用但美丽的工作,重要的数学的发展可以从实用而形成,也可以因为追求纯美而成功,“要注意的是:所有重要的实用数学都建基在纯美的数学上”。
谈到研究数学的首要目标,丘成桐说,既不是拿奖,也不是成名成家,自己对数学的兴趣,源于人类智能足以参悟自然的欣喜。从几何上看,大自然的美是永恒不朽的。他说,当几何、非线性分析、代数几何、数学物理这几个重要领域自然融合在一起后,经典的大难题便会迎刃而解。解决难题可以视为人们理解大自然的路灯柱。“但是几何学实在超越了科学家的想象,它日新月异,观念层出不穷。”
8. 数学家的资料3个,每个200字
华罗庚,1910年11月12日出生于江苏金坛县,父亲以开杂货铺为生。他幼时爱动脑筋,因思考问题过于专心常被同伴们戏称为“罗呆子”。他进入金坛县立初中后,其数学才能被老师王维克发现,并尽心尽力予以培养。初中毕业后,华罗庚曾入上海中华职业学校就读,因拿不出学费而中途退学,故一生只有初中毕业文凭。
此后,他开始顽强自学,每天达10个小时以上。他用5年时间学完了高中和大学低年级的全部数学课程。1928年,他不幸染上伤寒病,靠新婚妻子的照料得以挽回性命,却落下左腿残疾。20岁时,他以一篇论文轰动数学界,被清华大学请去工作。
从1931年起,华罗庚在清华大学边工作边学习,用一年半时间学完了数学系全部课程。他自学了英、法、德文,在国外杂志上发表了三篇论文后,被破格任用为助教。1936年夏,华罗庚被保送到英国剑桥大学进修,两年中发表了十多篇论文,引起国际数学界赞赏。1938年,华罗庚访英回国,在西南联合大学任教授。在昆明郊外一间牛棚似的小阁楼里,他艰难地写出名著《堆垒素数论》。1946年3月,他应邀访问苏联,回国后不顾反动当局的限制,在昆明为青年作“访苏三月记”的报告。1946年9月,华罗庚应纽约普林斯顿大学邀请去美国讲学,并于1948年被美国伊利诺依大学聘为终身教授。不久,妻子带着三个儿子来到美国与其团聚。
1949年,华罗庚毅然放弃优裕生活携全家返回祖国。1950年3月,他到达北京,随后担任了清华大学数学系主任、中科院数学所所长等职。50年代,他在百花齐放、百家争鸣的学术空气下著述颇丰,还发现和培养了王元、陈景润等数学人才。1956年,他着手筹建中科院计算数学研究所。1958年,他担任中国科技大学副校长兼数学系主任。从1960年起,华罗庚开始在工农业生产中推广统筹法和优选法,足迹遍及27个省市自治区,创造了巨大的物质财富和经济效益。1978年3月,他被任命为中科院副院长并于翌年入党。
晚年的华罗庚不顾年老体衰,仍然奔波在建设第一线。他还多次应邀赴欧美及香港地区讲学,先后被法国南锡大学、美国伊利诺依大学、香港中文大学授予荣誉博士学位,还于1984年以全票当选为美国科学院外籍院士。1985年6月12日,他在日本东京作学术报告时,因心脏病突发不幸逝世,享年74岁。
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9. 有哪些有关数学趣味故事的资料
1、蝴蝶效应
气象学家Lorenz提出一篇论文,名叫「一只蝴蝶拍一下翅膀会不会在Taxas州引起龙卷风?」论述某系统如果初期条件差一点点,结果会很不稳定,他把这种现象戏称做「蝴蝶效应」。就像我们投掷骰子两次,无论我们如何刻意去投掷,两次的物理现象和投出的点数也不一定是相同的。Lorenz为何要写这篇论文呢?
这故事发生在1961年的某个冬天,他如往常一般在办公室操作气象电脑。平时,他只需要将温度、湿度、压力等气象数据输入,电脑就会依据三个内建的微分方程式,计算出下一刻可能的气象数据,因此模拟出气象变化图。
这一天,Lorenz想更进一步了解某段纪录的后续变化,他把某时刻的气象数据重新输入电脑,让电脑计算出更多的后续结果。当时,电脑处理数据资料的数度不快,在结果出来之前,足够他喝杯咖啡并和友人闲聊一阵。在一小时后,结果出来了,不过令他目瞪口呆。结果和原资讯两相比较,初期数据还差不多,越到后期,数据差异就越大了,就像是不同的两笔资讯。而问题并不出在电脑,问题是他输入的数据差了0.000127,而这些微的差异却造成天壤之别。所以长期的准确预测天气是不可能的。
参考资料:阿草的葫芦(下册)——远哲科学教育基金会
2、动物中的数学“天才”
蜜蜂蜂房是严格的六角柱状体,它的一端是平整的六角形开口,另一端是封闭的六角菱锥形的底,由三个相同的菱形组成。组成底盘的菱形的钝角为109度28分,所有的锐角为70度32分,这样既坚固又省料。蜂房的巢壁厚0.073毫米,误差极小。
丹顶鹤总是成群结队迁飞,而且排成“人”字形。“人”字形的角度是110度。更精确地计算还表明“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为54度44分8秒!而金刚石结晶体的角度正好也是54度44分8秒!是巧合还是某种大自然的“默契”?
蜘蛛结的“八卦”形网,是既复杂又美丽的八角形几何图案,人们即使用直尺的圆规也很难画出像蜘蛛网那样匀称的图案。
冬天,猫睡觉时总是把身体抱成一个球形,这其间也有数学,因为球形使身体的表面积最小,从而散发的热量也最少。
真正的数学“天才”是珊瑚虫。珊瑚虫在自己的身上记下“日历”,它们每年在自己的体壁上“刻画”出365条斑纹,显然是一天“画”一条。奇怪的是,古生物学家发现3亿5千万年前的珊瑚虫每年“画”出400幅“水彩画”。天文学家告诉我们,当时地球一天仅21.9小时,一年不是365天,而是400天。(生活时报)
3、麦比乌斯带
每一张纸均有两个面和封闭曲线状的棱(edge),如果有一张纸它有一条棱而且只有一个面,使得一只蚂蚁能够不越过棱就可从纸上的任何一点到达其他任何一点,这有可能吗?事实上是可能的只要把一条纸带半扭转,再把两头贴上就行了。这是德国数学家麦比乌斯(M?bius.A.F 1790-1868)在1858年发现的,自此以后那种带就以他的名字命名,称为麦比乌斯带。有了这种玩具使得一支数学的分支拓朴学得以蓬勃发展。
4、数学家的遗嘱
阿拉伯数学家花拉子密的遗嘱,当时他的妻子正怀着他们的第一胎小孩。“如果我亲爱的妻子帮我生个儿子,我的儿子将继承三分之二的遗产,我的妻子将得三分之一;如果是生女的,我的妻子将继承三分之二 的遗产,我的女儿将得三分之一。”。
而不幸的是,在孩子出生前,这位数学家就去世了。之后,发生的事更困扰大家,他的妻子帮他生了一对龙凤胎,而问题就发生在他的遗嘱内容。
如何遵照数学家的遗嘱,将遗产分给他的妻子、儿子、女儿呢?
5、火柴游戏
一个最普通的火柴游戏就是两人一起玩,先置若干支火柴於桌上,两人轮流取,每次所取的数目可先作一些限制,规定取走最后一根火柴者获胜。
规则一:若限制每次所取的火柴数目最少一根,最多三根,则如何玩才可致胜?
例如:桌面上有n=15根火柴,甲、乙两人轮流取,甲先取,则甲应如何取才能致胜?
为了要取得最后一根,甲必须最后留下零根火柴给乙,故在最后一步之前的轮取中,甲不能留下1根或2根或3根,否则乙就可以全部取走而获胜。如果留下4根,则乙不能全取,则不管乙取几根(1或2或3),甲必能取得所有剩下的火柴而赢了游戏。同理,若桌上留有8根火柴让乙去取,则无论乙如何取,甲都可使这一次轮取后留下4根火柴,最后也一定是甲获胜。由上之分析可知,甲只要使得桌面上的火柴数为4、8、12、16...等让乙去取,则甲必稳操胜券。因此若原先桌面上的火柴数为15,则甲应取3根。(∵15-3=12)若原先桌面上的火柴数为18呢?则甲应先取2根(∵18-2=16)。
规则二:限制每次所取的火柴数目为1至4根,则又如何致胜?
原则:若甲先取,则甲每次取时,须留5的倍数的火柴给乙去取。
通则:有n支火柴,每次可取1至k支,则甲每次取后所留的火柴数目必须为k+1之倍数。
规则三:限制每次所取的火柴数目不是连续的数,而是一些不连续的数,如1、3、7,则又该如何玩法?
分析:1、3、7均为奇数,由於目标为0,而0为偶数,所以先取者甲,须使桌上的火柴数为偶数,因为乙在偶数的火柴数中,不可能再取去1、3、7根火柴后获得0,但假使如此也不能保证甲必赢,因为甲对於火柴数的奇或偶,也是无法依照己意来控制的。因为〔偶-奇=奇,奇-奇=偶〕,所以每次取后,桌上的火柴数奇偶相反。若开始时是奇数,如17,甲先取,则不论甲取多少(1或3或7),剩下的便是偶数,乙随后又把偶数变成奇数,甲又把奇数回覆到偶数,最后甲是注定为赢家;反之,若开始时为偶数,则甲注定会输。
通则:开局是奇数,先取者必胜;反之,若开局为偶数,则先取者会输。
规则四:限制每次所取的火柴数是1或4(一个奇数,一个偶数)。
分析:如前规则二,若甲先取,则甲每次取时留5的倍数的火柴给乙去取,则甲必胜。此外,若甲留给乙取的火柴数为5之倍数加2时,甲也可赢得游戏,因为玩的时候可以控制每轮所取的火柴数为5(若乙取1,甲则取4;若乙取4,则甲取1),最后剩下2根,那时乙只能取1,甲便可取得最后一根而获胜。
通则:若甲先取,则甲每次取时所留火柴数为5之倍数或5的倍数加2。 6、韩信点兵
韩信点兵又称为中国剩余定理,相传汉高祖刘邦问大将军韩信统御兵士多少,韩信答说,每3人一列余1人、5人一列余2人、7人一列余4人、13人一列余6人……。刘邦茫然而不知其数。
我们先考虑下列的问题:假设兵不满一万,每5人一列、9人一列、13人一列、17人一列都剩3人,则兵有多少?
首先我们先求5、9、13、17之最小公倍数9945(注:因为5、9、13、17为两两互质的整数,故其最小公倍数为这些数的积),然后再加3,得9948(人)。
中国有一本数学古书「孙子算经」也有类似的问题:「今有物,不知其数,三三数之,剩二,五五数之,剩三,七七数之,剩二,问物几何?」
答曰:「二十三」
术曰:「三三数之剩二,置一百四十,五五数之剩三,置六十三,七七数之剩二,置三十,并之,得二百三十三,以二百一十减之,即得。凡三三数之剩一,则置七十,五五数之剩一,则置二十一,七七数之剩一,则置十五,即得。」
孙子算经的作者及确实着作年代均不可考,不过根据考证,着作年代不会在晋朝之后,以这个考证来说上面这种问题的解法,中国人发现得比西方早,所以这个问题的推广及其解法,被称为中国剩余定理。中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem)在近代抽象代数学中占有一席非常重要的地位。
10. 有趣的数学资料
把一条线段分割为两部分,使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。其比值是[5^(1/2)-1]/2,取其前三位数字的近似值是0.618。由于按此比例设计的造型十分美丽,因此称为黄金分割,也称为中外比。这是一个十分有趣的数字,我们以0.618来近似,通过简单的计算就可以发现:
1/0.618=1.618
(1-0.618)/0.618=0.618
这个数值的作用不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用。
让我们首先从一个数列开始,它的前面几个数是:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144…..这个数列的名字叫做“斐波那契数列”,这些数被称为“斐波那契数”。特点是即除前两个数(数值为1)之外,每个数都是它前面两个数之和。
斐波那契数列与黄金分割有什么关系呢?经研究发现,相邻两个菲波那契数的比值是随序号的增加而逐渐趋于黄金分割比的。即f(n)/f(n-1)-→0.618…。由于斐波那契数都是整数,两个整数相除之商是有理数,所以只是逐渐逼近黄金分割比这个无理数。但是当我们继续计算出后面更大的斐波那契数时,就会发现相邻两数之比确实是非常接近黄金分割比的。
不仅这个由1,1,2,3,5....开始的“斐波那契数”是这样,随便选两个整数,然后按照斐波那契数的规律排下去,两数间比也是会逐渐逼近黄金比的。
一个很能说明问题的例子是五角星/正五边形。五角星是非常美丽的,我国的国旗上就有五颗,还有不少国家的国旗也用五角星,这是为什么?因为在五角星中可以找到的所有线段之间的长度关系都是符合黄金分割比的。正五边形对角线连满后出现的所有三角形,都是黄金分割三角形。
黄金分割三角形还有一个特殊性,所有的三角形都可以用四个与其本身全等的三角形来生成与其本身相似的三角形,但黄金分割三角形是唯一一种可以用5个而不是4个与其本身全等的三角形来生成与其本身相似的三角形的三角形。
由于五角星的顶角是36度,这样也可以得出黄金分割的数值为2Sin18 。
黄金分割点约等于0.618:1
是指分一线段为两部分,使得原来线段的长跟较长的那部分的比为黄金分割的点。线段上有两个这样的点。
利用线段上的两黄金分割点,可作出正五角星,正五边形。
2000多年前,古希腊雅典学派的第三大算学家欧道克萨斯首先提出黄金分割。所谓黄金分割,指的是把长为L的线段分为两部分,使其中一部分对于全部之比,等于另一部分对于该部分之比。而计算黄金分割最简单的方法,是计算斐波契数列1,1,2,3,5,8,13,21,...后二数之比2/3,3/5,5/8,8/13,13/21,...近似值的。
黄金分割在文艺复兴前后,经过阿拉伯人传入欧洲,受到了欧洲人的欢迎,他们称之为“金法”,17世纪欧洲的一位数学家,甚至称它为“各种算法中最可宝贵的算法”。这种算法在印度称之为“三率法”或“三数法则”,也就是我们现在常说的比例方法。
其实有关“黄金分割”,我国也有记载。虽然没有古希腊的早,但它是我国古代数学家独立创造的,后来传入了印度。经考证。欧洲的比例算法是源于我国而经过印度由阿拉伯传入欧洲的,而不是直接从古希腊传入的。
因为它在造型艺术中具有美学价值,在工艺美术和日用品的长宽设计中,采用这一比值能够引起人们的美感,在实际生活中的应用也非常广泛,建筑物中某些线段的比就科学采用了黄金分割,舞台上的报幕员并不是站在舞台的正中央,而是偏在台上一侧,以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播的最好。就连植物界也有采用黄金分割的地方,如果从一棵嫩枝的顶端向下看,就会看到叶子是按照黄金分割的规律排列着的。在很多科学实验中,选取方案常用一种0.618法,即优选法,它可以使我们合理地安排较少的试验次数找到合理的西方和合适的工艺条件。正因为它在建筑、文艺、工农业生产和科学实验中有着广泛而重要的应用,所以人们才珍贵地称它为“黄金分割”。
黄金分割〔Golden Section〕是一种数学上的比例关系。黄金分割具有严格的比例性、艺术性、和谐性,蕴藏着丰富的美学价值。应用时一般取0.618 ,就像圆周率在应用时取3.14一样。
黄金矩形(Golden Rectangle)的长宽之比为黄金分割率,换言之,矩形的长边为短边 1.618倍。黄金分割率和黄金矩形能够给画面带来美感,令人愉悦。在很多艺术品以及大自然中都能找到它。希腊雅典的巴特农神庙就是一个很好的例子,达·芬奇的《维特鲁威人》符合黄金矩形。《蒙娜丽莎》的脸也符合黄金矩形,《最后的晚餐》同样也应用了该比例布局。