生活中处处有数学,数学的魅力也是无穷的。一个漂亮的手镯都有可能是完全利用数学所完成的,因为有时一些有规律的东西安排在一块儿能够形成非常漂亮的图形。因此数学真的很有趣。今天笔者为您介绍一下数学小知识。
一、音乐与数学
动人的音乐常给人以美妙的感受。古人云:余音绕梁,三日不绝,这说的是唱得好,也有的人五音不全,唱不成调,这就是唱得不好了。同样是唱歌,甚至是唱同样的歌,给人的感觉却是迥然不同。其重要原因在于歌唱者发声振动频率不同。
人类很早就在实践中对声音是否和谐有了感受,但对谐和音的比较深入的了解只是在弦乐器出现以后,这是因为弦振动频率和弦的长度存在着简单的比例关系。近代数学已经得出弦振动的频率公式是 W = ,这里,P是弦的材料的线密度;T是弦的张力,也就是张紧程度;L是弦长;W是频率,通常以每秒一次即赫兹为单位。
那么,决定音乐和谐的因素又是什么呢?人类经过长期的研究,发现它决定于两音的频率之比。两音频率之比越简单,两音的感觉效果越纯净、愉快与和谐。
首先,最简单之比是2:1。例如,一个音的频率是160、7赫兹,那么,与它相邻的协和音的频率应该是2×260、7赫兹,这就是高八度音。而与频率为2×260、7赫兹的音和谐的次一个音是4×260、7赫兹。这样推导下去,我们可以得到下面一列和谐的音乐:
260、7,2×260、7,22×260、7……
我们把它简记为C0,C1,C2,……,称为音名。
由于我们讨论的是音的比较,可暂时不管音的绝对高度(频率),因此又可将音乐简写为:
C0C1C2C3……
20212223……
需要说明的是,在上面的音列中,不仅相邻的音是和谐的,而且C与C2,C与C3等等也都是和谐的。一般说来这些协和音频率之比是2M。(其中M是自然数)
二、等号与不等号的发明权属于英国人。
1557年,数学家雷科德在他的《智慧的激励》一书中,首先把“=”作为等号,他说:“最相像的两件东西是两条平行线,所以这两条线应该用来表示相等。”他的书《智慧的激励》也因此引起了人们极大的兴趣。
在数学中,等号“=”既可表示两个数相等,也可以表示两个式子相等,但无论何种相等,它们都遵循以下规则:
(1)若a=b,那么对于任何数c,有a±c=b±c;
(2)若a=b,那么b=a;
(3)若a=b,b=c,那么a=c;
(4)若a=b,那么对于任何数c,有ac=bc。
人们起初用“ ”和“ ”。表示大于和小于,英国人乌特勒首次在他的《数学入门》一书中使用了它们。另一英国数学家哈里奥特引入了现在的两个符号:>、<。他在自己的书中明确地写道:“a>b表示a量大于b量,a<b表示a量小于b量。”
不等号在数学中有着普遍应用,在使用它们时,应遵循如下原则(a、b为实数)
(1)若a>b,则b<a
(2)若a>b,那么对于任何实数c,有a±c>b±c;
(3)若a>b,c为大于零的实数,那么ac>bc;
(4)若a>b,c为小于零的实数,那么ac<bc;
(5)若a>b,b>c,那么a>c。
三、加减乘除的来历
加减乘除(+、-、×(?)、÷(∶))等数学符号是我们每一个人最熟悉的符号,因为不光在数学学习中离不开它们,几乎每天的日常的生活也离不开它们。别看它们这么简单,直到17世纪中叶才全部形成。
法国数学家许凯在1484年写成的《算术三篇》中,使用了一些编写符号,如用D表示加法,用M表示减法。这两个符号最早出现在德国数学家维德曼写的《商业速算法》中,他用“+”表示超过,用“─”表示不足。到1514年,荷兰的赫克首次用“+”表示加法,用“─”表示减法。1544年,德国数学家施蒂费尔在《整数算术》中正式用“+”和“─”表示加减,这两个符号逐渐被公认为真正的算术符号,广泛采用。
以符号“×”代表乘是英国数学家奥特雷德首创的。他于1631年出版的《数学之钥》中引入这种记法。据说是由加法符号+变动而来,因为乘法运算是从相同数的连加运算发展而来的。后来,莱布尼兹认为“×”容易与“X”相混淆,建议用“?”表示乘号,这样,“?”也得到了承认。
除法符号“÷”是英国的瓦里斯最初使用的,后来在英国得到了推广。除的本意是分,符号“÷”的中间的横线把上、下两部分分开,形象地表示了“分”。至此,四则运算符号齐备了,当时还远未达到被各国普遍采用的程度。
希尔伯特曾经说过“数学的有机统一,是这门科学固有的特点,因为它是一切精确自然科学知识的基础……”,由此可见数学是多么的重要,我们必须要学好数学,并了解一些数学小知识。数学小知识其实都是非常有趣的,很多都是以故事的形式向大家表达出数学的魅力。