生活中的幾何圖形
在我們周圍的環境中,圖形無處不在,如果仔細觀察,你會發現我們的生活中到處都充滿多姿多彩的圖形,各種各樣的物體除了具有顔色,質量,材質等性質之外,還具有形狀(如方形的,圓形的等),大小(如長度,面積,體積等)和位置關系(如相交,垂直,平行等),物體的形狀,大小和位置關系是幾何中研究的内容。
交通标識作為一個城市道路重要的組成分,是城市的順利正常運行不可少的關鍵部分。交通标識通過高對比和鮮明易懂的圖形來向駕駛人與人傳達城市管理者的信息。如直行、轉彎、步行道路指示标識。
再如,現實生活中常見到的停車、自行車走向指示交通标識通過簡潔明了的圖形向人們傳遞道路駛的類型和前方道路的情況通過高色彩的反差讓受衆很快就可以做出反應。
在漢語語意中,“形”有有限形與無限形之分,大氣層無限無形,但在太空中看也是有限有形的。宇宙空間是最終的無限形老子說:“大音希聲,大象無形”“天下萬物生于有,有生無”,這是哲學觀念、美學境界的形,對圖形創意有高度的指導意義。宇宙中的自然物,包括生物、動物以至人體,為适于生存,都趨向于圓。隻有後天加工的物品才産生方。樹木是圓的,但一經加工,大多改變為方形。基本形是圓(包括不同的圓),派生形才多端的各種組合形)。圖形創意均是派生形如現代設計中的打散構成,沒有打散不可能有新形的誕生。形的組合産生了形式,帶來了視覺感受,帶來了情感模式,産生不同的情感感覺,這是意識形。情感感覺在空間産生節奏、平衡與運動感,這是無意識形,如視覺的餘色與補色關系。格式塔心理學不單重視事物的形式,更重視人的心理,強調人心固有的組織特征。意識形與無意識形都是人類心靈的感受,是精世界對物質世界的客觀反映。“幾何”這個詞的詞義來源于希臘文,原意是土地測量,或叫測地術。幾何學和算術一樣産生于實踐,也可以說幾何産生的曆史和算術是相似的。
在遠古時代,人們在實踐中積累了十分豐富的各種平面、直線、方、圓、長、短、寬、窄、厚、薄等概念,并且逐步認識了這些概念之間、它們以及它們之間位置關系跟數量關系之間的關系,這些後來就成了幾何學的基本概念。 正是生産實踐的需要,原始的幾何概念便逐步形成了比較粗淺的幾何知識。
雖然這些知識是零散的,而且大多數是經驗性的,但是幾何學就是建立在這些零散、經驗性的、粗淺的幾何知識之上的。幾何學是數學中最古老的分支之一,也是在數學這個領域裡最基礎的分支之一。
古代中國、古巴比倫、古埃及、古印度、古希臘都是幾何學的重要發源地。大量出土文物證明,在我國的史前時期,人們已經掌握了許多幾何的基本知識,看一看遠古時期人們使用過的物品中那許許多多精巧的、對稱的圖案的繪制,一些簡單設計但是講究體積和容積比例的器皿,都足以說明當時人們掌握的幾何知識是多麼豐富了。
幾何之所以能成為一門系統的學科,希臘學者的工作曾起了十分關鍵的作用。兩千多年前的古希臘商業繁榮,生産比較發達,一批學者熱心追求科學知識,研究幾何就是最感興趣的内容,在這裡應當提及的是哲學家、幾何學家柏拉圖和哲學家亞裡士多德對發展幾何學的貢獻。
柏拉圖把邏輯學的思想方法引入了幾何,使原始的幾何知識受邏輯學的指導逐步趨向于系統和嚴密的方向發展。柏拉圖在雅典給他的學生講授幾何學,已經運用邏輯推理的方法對幾何中的一些命題作了論證。
亞裡士多德被公認是邏輯學的創始人,他所提出的“三段論”的演繹推理的方法,對于幾何學的發展,影響更是巨大的。到今天,在初等幾何學中,仍是運用三段論的形式來進行推理。
但是,盡管那時候已經有了十分豐富的幾何知識,這些知識仍然是零散的、孤立的、不系統的。真正把幾何總結成一門具有比較嚴密理論的學科的,是希臘傑出的數學家歐幾裡得。
歐幾裡得在公元前300年左右,曾經到亞曆山大城教學,是一位受人尊敬的、溫良敦厚的教育家。他酷愛數學,深知柏拉圖的一些幾何原理。
他非常詳盡的搜集了當時所能知道的一切幾何事實,按照柏拉圖和亞裡士多德提出的關于邏輯推理的方法,整理成一門有着嚴密系統的理論,寫成了數學史上早期的巨著——《幾何原本》。《幾何原本》的偉大曆史意義在于,它是用公理法建立起演繹的數學體系的最早典範。
在這部著作裡,全部幾何知識都是從最初的幾個假設出發、運用邏輯推理的方法展開和叙述的。也就是說,從《幾何原本》發表開始,幾何才真正成為了一個有着比較嚴密的理論系統和科學方法的學科。
數學雖然是我們人類的大功臣,可如果我們人類不會使用它,它仍然”無利于世”,所以,我們一定要用聰明的大腦,利用數學,使我們的生活更方便. 神奇的數學其實就在我們身邊,讓我們一起從身邊的每一件小事做起,你一定會發現這神奇的數學無時無刻都在影響着我們,幫助着我們. 數學知識和數學思想在工農業生産和人們日常生活中有極其廣泛的應用。譬如,人們購物後須記賬,以便年終統計查詢;去銀行辦理儲蓄業務;查收各住戶水電費用等,這些便利用了算術及統計學知識。
此外,社區和機關大院門口的“推拉式自動伸縮門”;運動場跑道直道與彎道的平滑連接;底部不能靠近的建築物高度的計算;隧道雙向作業起點的确定;折扇的設計以及黃金分割等,則是平面幾何中直線圖形的性質及解Rt三角形有關知識的應用。數學在社會學中的應用也非常廣泛,在統計學中更是如此。
它甚至可以用來避免疫病流行或減輕它們的影響力。當我們無法對全部人口采取免疫措施時,數學可以幫助我們确定哪些人必須注射疫苗以減少風險。
在藝術領域,數學仍然無處不在。音樂、繪畫、雕塑……所有門類的藝術都通過這樣或那樣的方式得到數學的幫助。
日本雕塑家潮惠三喜歡用幾何和拓撲學來創造自己的作品,通過數學計算分割雕塑用的花崗岩。潮惠三說:“數學是宇宙語言。”
“數學是我們這個時代看不見的文化”,它在衆多領域不同程度地影響着我們的生活方式和工作方式。當然,普通人和科學家是從不同的角度和不同的層面認識數學,普通人一般隻了解數學與生活某一方面的聯系,而體會不到它與生活各個方面的關聯。
人們總是認為數學比較抽象,對實際工作沒有直接的幫助,沒有必要去深入地學習和研究數學。其實不然,數學與其它科學一樣,與我們的生活息息相關。
著名的數學家華羅庚先生曾經說過:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,日用之繁,無處不用數學。”這是睿智的科學家對數學與生活關系的精彩描述。
當代數學已經遠不止是算術和幾何,而是一門豐富多彩的學科,是計算和演繹的創造性的結合,紮根于數據而展現于抽象形式中,通過揭示現象中隐蔽的模式來幫助人們了解和認識周圍的世界。它所處理的是科學中的數據、測量和觀察的資料,是推斷、演繹和證明,是自然現象、人類行為和社會系統的數學模型,機會、形狀、算法和變化。
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