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感受中学数学学习中的对称美
更新日期:2020-10-22     来源:数学通报   作者:王瑞香  浏览次数:169
核心提示:再比如,几何图形中,圆是最美的对称图形. 毕达哥拉斯学派曾经这样来形容圆形:一切立体图形中最美丽的是球形,一切平面图形中最美的是圆形. 这是因为

再比如,几何图形中,圆是最美的对称图形. 毕达哥拉斯学派曾经这样来形容圆形:“一切立体图形中最美丽的是球形,一切平面图形中最美的是圆形”. 这是因为圆是集不同变换下所有对称美于一身的图形. 首先,圆是轴对称图形,任何一条直径所在的直线都可以作为它的对称轴. 在数学的学习中,对称轴有无数条的情况的也只有圆,美的出奇;其次,圆是中心对称图形,它的对称中心是圆心,任何图形绕着它的对称中心旋转时都没有如圆一样光滑自如,可以旋转任意角度任意时间和自身重合,在时空上达到了与自身的统一,美的很绝妙;再次,生活中,圆形的物品设计更体现了圆的动态对称美,如轮胎在不断移动旋转中仍然能保持原图形的重复再现,在动态的视角下,更体现了对称的本质——变化中的不变性,可谓美的完善. 这也许就是毕达哥拉斯学派对圆形最高称赞的原因吧. 因此,生活中,但凡有旋转,便会有圆的身影存在,对称在圆这一几何图形里体现的淋漓尽致.李道生老师指出“在圆的教学中,把圆作为审美的对象,由圆的对称形式美揭示圆的内在美的本质属性,唤起学生对圆的喜爱. 把圆的教学过程当作审美过程,在这个过程中学生把科学意识与审美意识融为一体,达到‘知’和‘情’的统一”[2]. 因此,巧用圆的对称美进行圆的教学,会提高学习的有效性,并且从中感悟到数学学习的乐趣.

二、数学运算、公式、定理中的对称美

如果将对称的含义扩大化,它不止是几何图形直观上的对称,在数学上还存在数的对称,比如相反数所代表的点就是关于原点对称的,这在探究奇函数和偶函数的对称性时是非常重要的,也是在解决相关问题中最容易被忽略的. 从运算关系角度看,加与减、乘与除、乘方与开方、指数与对数、微分与积分等等,这些互逆运算都是对称关系;从函数角度看,函数与反函数也可视为一种对称;从命题角度看,原命题与逆命题,否命题与逆否命题也存在着对称关系[3]. 因此,以上数学对称美的表达,都是基于对数学对称美的追求,这也促使了数学的不断发展和完善。

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