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数学美学思想在解题中的应用

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  • 2025/6/14 16:10:33

1??1??? 例3、已知正数x,y满足x+y=1,求函数f?x,y???x???的最小y???x??y??值。

分析:题中的两个式子关于x,y是有轮换对称关系,x,y的地位是

1x=y=完全平等的,即x和y所起的作用是相同的,因此猜测有可能在x=y

2?11?25时,f?x,y?取得最小值,又x+y=1,所以此对f?,??,如此证明

?22?425f?x,y??,问题即可解决。

41解:?1?x?y?2xy ??xy

41?1??1?1??1??y???4xy?x???y?? ?f?x,y??4??x??? ????4?x??y?x??y?? ?4x2?1y2?1?4x2y2?x2?y2?1 ?4x2y2??x?y?2?2xy?1?4?1?xy?2?1

??1?2?25 ?4??1???1??

????4??4??????????1?xy,其中等号仅在x=y时出现,此时 41125x=y=。所以当x=y=时,f?x,y?具有最小值。

2241111 例4、 已知 ???

abca?b?c上述推论过程中,两次用到 求证:

1a1997?1b1997?1c1997?1a1997?b1997?c1997?1 1997?a?b?c?分析:从条件和结论看它们很整齐,而且a,b,c对称轮换,由此受整齐、对称的美学启发,猜想,由条件可得a??b,b??c,c??a,把这一猜想代入结论验证显然成立。下证之:

1111???两边乘以abc?a?b?c?得 abca?b?c ?a?b?c??ab?bc?ca??abc

证明:由

??a?b?c??ab?ac??ca?a?c??0 ??c?a??a?b??b?c??0

于是得c?a?0或a?b?0或b?c?0

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即:a??c或b??a或c??a

诚然,对称性赋予了数学大量的美感,但打破对称性常常使某些问题的证明变得非常简洁。

(四)突破解题常规,揭示奇异美

我们知道,数学题都具有一般的规律和一般的解题模式,但每个数学题又都具有各自的特珠性质,而这些特殊的性质就构成了数学的奇异美。因此,在解题教学中,要抓住题目的独特之处,不构常规,独辟蹊径,使新颖简约的数学美恰如点点甘霖润物无声地沁入学生的心扉!

例1、少先队员到野外去游玩,带了饭碗和莱碗共68只。开饭时规定1人1只饭碗,3人1只菜碗,所有人都按这个规定提取饭碗和菜碗,最后饭、菜碗正好全部被取完。参加这次野外游玩的少先队员有多少人?

分析:按常规方法是用分数问题去解答,但不如用分组法进行思考:把“1只饭碗”与3只菜碗”为一组,68只碗可分成几组。思路豁然开朗:68?(3+1)=17(组),17?3=51(人)此题得解。 例2、黄金分割

C

D

A

0.618

E 0.382

B E点就是AB的黄金分割点

而我们众所周知的“黄金分割比”是奇异美的一个典型。黄金比例就?1?5是两条线段a:b?0.618:1,0。618是w = 的三位近似值,w 是方

2程1-w=w2的正解,黄金分割中的黄金比w≈0。618。

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例3、作出下列曲面的图形

(1)z?x2?y2

(2)z?x2?y2,

(3)z?sin?x2?y2

??

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图形的完美展现不仅能体现数学的奇异美,更能加深对公式的记忆和运用。

五、 数学美学思想在教学中的培养

在数学教学过程中,应当利用一些易于引起美感的课堂教学结构与形式,并且尽量选用教学中视觉信号与听觉信号的优美形式,例如精致的图形,幽默的语言,有趣的算式,生动的数学历史故事等,使接受教学的信息思维活动寓于愉悦之中,然而,并不是所有的学生都能感受到数学美的存在,这就需要教师在教学中,有意识地培养学生的数学美情趣,激发他们的数学审美欲望。数学之美充满了整个世界,它结构的完整、图形的对称、布局的合理、形式的简洁,无不体现出数学中美的因素,而作为人类文明和智慧的结晶,数学本身又蕴含着探求未知世界,追求科学真理的功能。因此,数学美为人的创造提供了动力和操作方式的物质和精神基础。

六、结束语

数学美学思想是数学教材中所固有的,在教材和教学中占有重要的地位和作用。本文主要对美学思想中的简洁美、和谐美、对称美、奇异美在解题中的应用。数学美蕴涵在其中,这就需要我们去有意识、有目的地挖掘、整理来发现数学美和创造数学美,这是现代教育对数学教育提出的新的课题,我们应充分利用现有条件,加强学习,积极进行数学美的教学改革试验,努力培养学生的综合素质。只有用心去体会,用心去学习,总有一天会感觉到它的美,一旦达到了这种境界,对数学的恐惧也就变成对数学的钟爱了。我相信,进行数学的美学思想运用到教学,会使将来的教学课堂更加生动,更开放,教学模式更加多样化;培养出的学生素质和创新能力会更高、更全面、更能适应时代的新发展;学校教育也会进入新的阶段,提高到新的水平。

考文献

[1] 张锡坤.新编美学辞典[M].长春:吉林人民出版社,1987. [2] 田连波.美学原理新编[M].郑州:河南大学出版社,1988. [3] 孙小礼.数学?科学?哲学[M].北京:光明日报出版社,1988.

[4] 克莱因.古今数学思想(第一册)[M].上海:上海科学技术出版社,1979. 34,34~35.

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[5]GRogers.Mathematiesasart:Themissingstrand【J].MathematiesTeaeher.1992, 92(4):284一285.

[6] 恩格斯.反杜林论[M].北京:人民出版社,1970.8.

[7] 彭加勒(李醒民译).科学的价值[M].北京:光明日报出版社,1988.35. [8] 杨忠泰.数学美在科学探索中的功能[J].宝鸡师范学院学报,1992(1):89~93

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1??1??? 例3、已知正数x,y满足x+y=1,求函数f?x,y???x???的最小y???x??y??值。 分析:题中的两个式子关于x,y是有轮换对称关系,x,y的地位是1x=y=完全平等的,即x和y所起的作用是相同的,因此猜测有可能在x=y 2?11?25时,f?x,y?取得最小值,又x+y=1,所以此对f?,??,如此证明 ?22?425f?x,y??,问题即可解决。 41解:?1?x?y?2xy ??xy 41?1??1?1??1??y???4xy?x???y?? ?f?x,y??4??x??? ????4?x??y?x??y?? ?4x2?1y2?1?4x2y2?x2?y2?1 ?4x2y2??x?y?2?2

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