数学家论文范文

2022-05-09

小伙伴们反映都在为论文烦恼,小编为大家精选了《数学家论文范文(精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。著名艺术家达·芬奇反复地将“黄金矩形”、“对数螺线”运用于其为数不多却幅幅经典的画作中,对他而言数学和科学的研究更令他沉迷,他更谦虚地自称为“业余画家”。

第一篇:数学家论文范文

数学思想是数学家的灵魂

数学思想是数学家的灵魂。试想:离开公理化思想,何谈欧几里得(古希腊最享有盛名的数学家。其著作《几何原本》闻名于世,是我国历史上最早翻译的西方名著)、希尔伯特(德国著名数学家。1900年,希尔伯特在巴黎的国际数学家大会上提出了著名的“希尔伯特的23个问题”。其著作有《希尔伯特全集》《几何基础》等)?没有数形结合思想,笛卡尔(著名的法国哲学家、数学家、物理学家,解析几何学奠基人之一)焉能成为笛卡尔?没有数学结构思想,怎论布尔巴基学派?……

数学家的数学思想体现在他们的创新性数学研究之中,包括他们提出的新概念、新理论、新方法。牛顿、莱布尼茨的微积分思想,高斯、波约、罗巴切夫斯基的非欧几何思想,伽罗瓦的“群”的概念,哥德尔不完全性定理与图灵机,纳什均衡理论……汇成了波澜壮阔的数学思想海洋,构成了人类思想史上不可磨灭的篇章。

数学家们的数学观也属于数学思想的范畴,包括他们对数学的本质、特点、意义和价值的认识。对数学知识来源、与人类其他知识领域的关系的看法,以及科学方法论方面的见解。当然,在这些问题上,古往今来数学家们的意见是很不相同有时甚至是对立的。但正是这些不同的声音,合成了理性思维的交响乐。

正如人们通过绘画作品或乐曲来认识和鉴赏画家或作曲家一样,数学家的数学思想无疑是人们了解数学家和评价数学家的主要依据,也是数学家贡献于人类和人们要向数学家求知的主要内容。

数学思想是不是只有数学家才需要具备呢?当然不是。数学是自然科学、技术科学与人文社会科学的基础,这一点已越来越成为当今社会的共识。数学的这种基础地位,首先是由于它作为科学的语言和工具在人类几乎一切知识领域获得日益广泛的应用,更重要的还在于数学对于人类社会的文化功能,即培养和发展人的思维能力,特别是精密的思维能力。一个人不管将来从事何种职业,思维能力都可以说是无形的资本,而数学恰恰是锻炼这种思维能力的体操。这也正是数学为什么会成为每个受教育的人一生中学习时间最长的学科之一。这并不是说,我们在学校中学习过的每一个具体的数学知识点都会在日后的生活与工作中派上用处,而是数学影响一个人终身发展的思维方式。

以欧几里得几何为例,我们在学校里学过的大多数几何定理,在我们今后的生活中大概很少有用甚至基本不用,但欧氏几何严格的演绎思想和推理方法,在造就各行各业的精英人才方面,却有着毋庸否定的意义。事实上,从牛顿的《自然哲学的数学原理》到爱因斯坦的相对论著作,从法国大革命的《人权宣言》到马克思的《资本论》,乃至现代诺贝尔经济学奖得主们的论著中,我们都不难看到欧几里得的身影。另一方面,数学的定量化思想更是以空前的广度与深度向人类几乎所有的知识领域渗透。数学,从严密的论证到精确的计算,为人类提供了精密思维的典范。

一个戏剧性的例子是在现代计算机设计中扮演关键角色的所谓“程序内存”概念或“程序自动化”思想。我们知道,第一台电子计算机(ENIAC)在制成之初,由于计算速度的提高与人工编制程序的迟缓之间的尖锐矛盾而濒于夭折。在这一关键时刻,恰恰是数学家冯·诺依曼提出的“程序内存”概念拯救了人类这一伟大的技术发明。直到今天,计算机设计的基本原理仍然遵循着冯·诺依曼的主要思想,冯·诺依曼也因此被尊为“计算机之父”(虽然现在知道他并不是历史上提出此种想法的唯一数学家)。“程序内存”似乎并非“数学”的概念,却要等待数学家并且是冯·诺依曼这样的大数学家的头脑来创造,这难道不耐人寻味吗?因此,我们可以说,数学家的数学思想是全社会的财富。

数学的传播与普及,除了具体数学知识的传播与普及,更实质性的是数学思想的传播与普及。在科学技术日益数学化的今天,已越来越成为一种社会需要了——如果有越来越多的人能够或多或少地运用数学的思维方式来思考和处理问题,那将会是怎样一幅社会进步的前景啊!

编者按:布尔巴基。20世纪最有影响的数学家集体,产生于20世纪30年代,由法国一批年轻的数学家组成、

《数学的建筑》选编了两篇能集中反映该学派对教学的基本观点的著作《数学的建筑》和《数学研究者的数学基础》。另外还选了布尔巴基奠基者,H.嘉当、韦伊以及狄奥多涅介绍布尔巴基的论文。这些著作和论文,是研究布尔巴基学派的主要原始文献,为我们揭开了布尔巴基的神秘面纱。

文集中的作品大都短小精悍,充满科学的真知灼见,在国外流传颇广。这些作品可以说是数学思想海洋中的珍奇贝壳,数学百花园中的美丽花束。我们并不奢望这样一些贝壳和花束能够扭转功利的时潮,但我们相信爱因斯坦在纪念牛顿时所说的话:“理解力的产品要比喧嚷纷扰的世代经久,它能经历好多个世纪而继续发出光和热。”走近教学,所有的人都会开卷受益。

作者:晓 起

第二篇:数学家的艺术创作

著名艺术家达·芬奇反复地将“黄金矩形”、“对数螺线”运用于其为数不多却幅幅经典的画作中,对他而言数学和科学的研究更令他沉迷,他更谦虚地自称为“业余画家”。达·芬奇让我们意识到艺术从来不是一个孤立的领域,艺术家与数学家的工作虽然看起来截然不同,但数学和艺术却是最为接近的,它们不过是使用不同的语言来进行表达。

20世纪80年代,曼德尔布罗特集(图1)震撼出世,它的命名源于分形理论开创者、数学家——伯努瓦·曼德尔布罗特(Benoit Mandelbrot)。曼德尔布罗特集是由函数重复与自身复合即进行迭代运算得出数值的集合,被作为分形的标志性图案用于诠释分形。自相似性是分形最具识别度的特征,即放大或缩小分形图中任意一个局部,其形态结构、粗糙度等均保持和原图的极度相似性(图1,后一幅为前一幅方框内容放大)。分形理论的出现,为诸多学科中的复杂现象提供了更新、更为便捷的解决方法。伯努瓦·曼德尔布罗特用毕生的努力使人们渐渐意识到分形的使用价值和艺术价值。纵观分形艺术作品,艺术的张力与数学的魅力让人们叹为观止,它的魅力和价值更在绘画、设计、影视动画、音乐甚至医疗中得以展现。

一、自然中的分形艺术

数学发现了分形,艺术让分形散发出美的光辉,而分形却源于自然,它诠释着大自然的奥秘。我们所熟知且常见的云和闪电都是分形的结构,如果你能无限放大它们,你会发现其每个最微小的部分和整体极度相似。树木、西兰花和蕨类植物的叶子等也都是大自然创造的分形艺术,以蕨类植物的叶子(图2)为例,摘下其中一个分枝,就可看出它与主体有着明显的自相似性。当然,也可以重复的摘下更小的分枝,而这种自相似性是自始至终的。甚至人体内的血管和神经系统都呈现出分形结构。

二、绘画中的分形艺术

上世纪日本艺术家——葛饰北斋(1760-1849,浮世绘画家)的绘画在世界范围内广受青睐,他的绘画栩栩如生,具有鲜明的特色,这是由于他用艺术眼光对大自然进行探索的过程中,发现并初步运用了分形(虽然那时还没有分形理论)。

以葛饰北斋的《神奈川冲浪里》(图3)为例。在大波浪的顶部,有许多更小的浪花,它们几乎是一模一样的,它们不断的堆叠、累加,表现出了无休无止的重复,也表现出分形对象的明确特征——自相似性。

葛饰北斋运用分形描绘自然,使作品在拥有自成一派的风格和极具装饰性之外,也丝毫不显得做作。

三、设计中的分形艺术

曼德尔布罗特集的诞生作为一个文化事件,造成了不小的轰动。人们开始尝试在各领域使用分形,分形甚至频繁出现在T恤、棒球帽和背包上。曼德尔布罗特集为世人开启了分形艺术的宝库,激发出更多美丽的分形图案。软件工程师制作出一系列分形软件,让对数学知之甚少的人们也能够创造出属于自己的分形艺术,并运用于建筑设计、园林景观设计、平面设计、室内设计等行业。而下述领域更为分形在设计中的运用开拓了新的思路。

(一)服装设计

分形于数学、科学领域的探索也许太繁复,但分形独有的艺术价值自其诞生之日就广受人们的关注。美国男装知名品牌Jhane Barnes的创始人和设计师Jhane Barnes从1976年开始从事男士衬衫的设计,沿用传统编织方式,根据图纸在小而慢的手工编织机上进行操作,效率和创新性都备受局限。直到分形的出现,让她意识到这种方式能帮助她创作出丰富多彩的纹样,但当时分形的数学背景和分形软件的缺乏却使她无从下手。她找到Bill和Dana合作,于是服装设计师、数学家、物理学家联袂制作出用于服装纹样设计的分形软件。只需要改变软件中的几个参数就能创造出富于变化的纹样,创造出很多手工不可能做出的设计。如今市场上能看到拥有绚丽缤纷纹样的服装,而它们中的很大一部分都是运用分形软件设计出来的。

(二)首饰设计

珠宝首饰自古以来都受到人们的追捧,但在畅销的同时,也越来越难以满足消费者的审美需求,缺乏创新是首饰设计的一大“瓶颈”。分形的出现使首饰设计师迸发出新的灵感,分形艺术既不属于二维艺术,亦不属于三维艺术,它表现的是非整数维度,即对象的粗糙度。换言之,分形是打破规则造型的艺术。首饰设计师可以利用分形软件随机生成分形图案,并从中挑选满意的图案作为模版,再选择珠宝和金银等进行组合镶嵌。同样可以运用分形原理对宝石进行切割造型,以增加宝石的折射面,使其绽放出流光溢彩。分形艺术给首饰设计带来的不仅仅是创意,更以强烈的视觉张力让珠宝首饰迎来全新的生命力,同时也用个性化的设计满足了市场中求异的心理和高层次的审美需求。

(三)产品设计

也许你不曾察觉,无处不在的分形渐渐改变着我们的生活。通讯和电子产品的迅速发展,加快了时代的步伐,但人们一定还记得,20世纪90年代并不十分普及的手机。它有一根凸出机体的天线,外形千篇一律,除了打电话发短信并没有其他功能。如果需要增设wifi、2G、3G网络、GPS定位等功能,那么每项功能都需要额外增设一根天线。而现在使用的手机和各种通讯设备却能同时具备轻薄、多功能、多样化外观,这不得不提及波士顿电波天文学家科恩为现代化产品设计带来的变革。科恩利用分形的原理将天线设计为雪花的形状,这让天线内置和多天线并存成为可能,使设备在更便携、更美观的同时具备更广的接收频率和更强、更稳定的信号。除了藏起来的天线,分形运用于产品设计的例子随处可见,灯具、器皿、玩具,等等,只要注意观察,你会发现更多。

(四)影视和动画设计

逼真的影视特效为人们带来的一次次视觉盛宴,使其在影视作品中扮演着越来越重要的角色。电影中那些火山喷发、岩浆四溅的场景总是令人叹为观止,它的制作过程也令人好奇不已,而这同样可以用分形解决。影视制作人员充分利用了分形的自相似性,制作出浩大场面中的一个点,并给它设定一个轨迹,然后缩小、复制、扭转轨迹,再不断地重复这一过程,最后进行渲染、合成。一些气势恢宏的航拍山脉场景也是运用分形得来。这样一来,既提升了对电影镜头的掌控度,也有效地降低了拍摄成本和取景难度。而最直接的影响就是,观众可以越来越多地观看到更为精彩的影片。

分形是图像化的数学,而变更一些数值,让这些图像动起来就成了独到而美丽的分形动画。相对于多数人观看动画时对情节的追求,分形动画就显得小众而“文艺”了。它倾向于表现分形艺术原汁原味的视觉特色。分形动画美轮美奂的画面抽象而深刻地揭示着宇宙和自然规律,展示着来自生命的思考与脉动。

四、结语

正如法国印象派画家雷诺阿所说的“一览无余则不成艺术”。分形艺术之美在于其可无限深入、无限探索的细节之美,也在于其具备自相似性又变幻无穷的神秘之美。分形理论诞生以来,大家都在各自的领域探索并将其利用起来。就艺术而言,分形依然具有不可估量的美学意义和开发潜质,它绮丽而神秘的美将在艺术发展的过程中绽放出耀眼的光芒。

参考文献:

[1](法)B.曼德尔布洛特,分形对象——形、机遇和维数[M],世界图书出版社,1999.

[2](德)佩特根,于尔根斯,绍柏,田逢喜译,混沌与分形[M],国防工业出版社,2008.

[3]刘华杰,分形艺术[M],湖南科学技术出版社,1998.

作者:豆子 徐建德

第三篇:论数学文化与数学教学论数学文化与数学教学

【摘要】高等数学教育应当具有“数学技术教育”与“文化素质教育”的双重功能,因此将数学文化与数学教育有机结合,加强大学数学文化教学实践是非常有必要的.

【关键词】数学文化;数学教学;内容;方式

一、前 言

传统数学教学常常只将重点放在知识与技能的传授方面,而在培养学生对数学这一门学科的文化内涵、思想体系的认识上往往重视不够.这种教学的结果常常使学生感到枯燥无味而失去学习数学课程的热情与兴趣.而且,随着人们文化水平的不断提高与对数学文化知识重要性的不断了解,其巨大的教育价值更加受到教育工作者的重视.

数学课程应该是数学历史及发展趋势以及对人类文明发展作用的反映.张奠宙教授曾强调,数学文化应当与数学教学相结合,使学生在实际教学中真正感受数学文化并与之产生共鸣.在推崇综合发展、文理交融的现代社会,我们更要转变教学观念,将数学文化与大学数学教学很好地结合在一起.

二、数学文化内涵及其对高等数学教学的重要性

“国家级教学名师”、南开大学数学科学院院长顾沛教授对数学文化内涵的定义分为:数学文化从狭义来讲,指的是数学思想、方法、精神、语言、观点及其形成与发展;从广义上来讲,还包括数学美、数学史、数学与人文的交叉、数学教育、数学与其他文化的关系.大学数学教学的目的不仅是向学生传授知识,更应当培养学生适应社会发展所必需的判断力、理解力以及解决实际问题的能力,最大可能地激发学生的创造力.所以,现代大学数学教学应将更多的精力倾注在学生数学能力的培养上,而这个目标的实现就是要将数学文化与数学教学有机结合起来.

三、如何将数学文化与数学教学有效相结合

1.更新教师教育观念,提高其文化素养

教师更新数学教学观念,提高自身文化素养,是传授数学文化学生的前提条件.现代的大学教师不仅要专业知识扎实,而且要知识面足够宽广,对数学哲学、数学史等方面的基本知识足够熟悉,掌握高等数学的历史背景、发展现状、应用价值与前景,并能将课程知识与这些知识很好地融合后再传授给学生.具体来说,应做好以下几方面的工作.

首先,教师应深入钻研教材,合理组织教学,加强与其他专业老师的合作.由于所有教材都有其缺点,因此在备课过程中教师应尽可能地参考多种教材,选择优秀部分进行教学.由于所教学生的专业不同,特点也不同,大学数学教师在教学时就应当根据学生的专业选择内容,根据专业需要的内容进行细讲,而那些用不到的知识就可粗讲甚至忽略.比如傅里叶级数这部分知识对计算机专业学生的专业知识学习比较重要,因此应进行重点讲解;在讲解重点内容时,还可以将人多的大课堂分成小班教学,并依据学生的基础不同进行合理教学,使所有学生都能很好地学到知识.

其次,教师间也要重视对教学思路的探讨,在进行教学内容顺序的安排时,既要遵循由浅入深、从特例引出一般的原则,又要具体情况具体分析.比如,由于微分与定积分、不定积分联系非常密切,因此可以将定积分与不定积分合为一章,先讲解定积分概念和性质,然后依据微积分基本定理,建立定积分与不定积分(原函数)之间的联系,最后讲解基本积分法,这样安排既方便学生理解,还能突出重点.

2.优化课堂教学内容

第一,以数学内容自身作为出发点,体现其文化价值.大学数学教育的最高境界是培养学生的理性精神.严谨规范的数学知识,有益于学生形成团结协作、踏实细微、严肃认真的作风.数学中的常量与变量、有限与无限、微分与积分等都是量变与质变、对立统一等辩证唯物主义的极好的教学材料,有助于学生形成科学的方法论与世界观.

第二,让学生多了解数学家的事迹与思维过程,以及数学的有关史料和应用前景,使学生从中认识到所有科学都是经过认识与再认识、成功与失败的循环往复才不断发展的,科学上每一个小进步都是科学家不懈努力、刻苦钻研的结果,这将很好地调动学生学习数学的非智力因素.以我国数学家陈景润为例,他学习的条件极端艰苦,但是仍然热爱痴迷于数学,坚持不懈地进行数学研究,最终攻克“哥德巴赫猜想”这一世界著名难题.通过这一事例必将激发学生热爱数学和献身数学的精神.

第三,数学课程还应重视数学史料的教学,反映出数学文化的方法、思想、精神、语言、工具的作用,强调数学内容与日常工作生活相结合,突出思想方法与生活紧密联系的原则,增加统计、估算、线性规则、数据分析、运筹、图论等知识,提高学生学好数学的自信心与自觉性.

3.注重改变学生学习方式

数学教学的最终目的是使学生掌握独自学习的本领,而加强数学文化的教学能够很好地提高学生的自学能力.一方面,引导学生多接触和阅读有关的论文与文化书籍,使学生首先对数学知识的发展与应用过程有一定了解,进而更深刻地理解数学知识的意义,这样在增加学生知识面的同时又使其学会了一定的自学方法.另一方面,增设一些活动课与探讨课,鼓励学生积极走入社会,具体实践过程可采用“提出问题→建模→求解→应用”的模式.鼓励他们合作交流与自主探索,增强他们学好数学的决心与愿望,提高他们应用数学知识的能力与意识,认真体会到不同知识的联系,得出研究问题的科学方法与宝贵经验.

四、总 结

现代的大学数学教学,应当是传授数学技能、知识与加强文化熏陶相结合,这样的教育方式才能使学生喜欢数学,更加理解数学,掌握数学的精髓,从而终身受益.而作为教书育人的高校数学教师,要不断提高自己的文化素养,更深层次地研究大学数学教学与数学文化的联系,在数学教学过程中使学生真正感受数学文化的魅力.

【参考文献】

[1]易南轩,王芝平.多元视角下的数学文化[M].北京:科学出版社,2007.

[2]周美玲,吉海兵,吕效国,吴雯君.基于数学文化观的高等数学教学改革[J].高等函授学报(自然科学版),2011.

作者:唐琳

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