数学文化节资料

【#文档大全网# 导语】以下是®文档大全网的小编为您整理的《数学文化节资料》，欢迎阅读！



数学与音乐

看一下乐器之王 ———钢琴的键盘吧,其上也恰好与斐波那契数列有关. 我们知道在钢琴的键盘上,从一个 C 键到下一个 C 键就是音乐中的一个八度音程(如图1) . 其中共包括13 个键,有8 个白键和5 个黑键 ,而 5 个黑键分成 2 组 ,一组有 2 个黑键 ,一组有 3 个黑键.2、3、5、8、13 恰好就是著名的斐波那契数列中的前几个数.

如果说斐波那契数在钢琴键上的出现是一种巧合, 祖冲之（公元429-500年）是我国南北朝时期，河北省涞源县人。他从小就阅读了许多天文、数学方面的书籍，勤奋好学，刻苦实践，终于使他成为我国古代杰出的数学家、天文学家。

祖冲之在数学上的杰出成就，是关于圆周率的计算。秦汉以前，人们以“径一周三”做为圆周率，这就是“古率”。后来发现古率误差太大，圆周率应是“圆径一而周三有余”，不过究竟余多少，意见不一。直到三国时期，刘徽提出了计算圆周率的科学方法——“割圆术”，用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长。刘徽那么等比数列在音乐中的出现就决非偶然了: 1、2、3、4、5、6、7、i等音阶就是利用等比数列规定的. 再来看图1,显然这个八度音程被黑键和白键分成了12个半音,并且我们知道下一个 C键发出乐音的振动次数(即频率) 是第一个 C 键振动次数的 2倍,因为用2 来分割,所以这个划分是按照等比数列而作出的. 我们容易求出分割比 x ,显然 x 满足 x12= 2 ,解这个方程可得 x 是个无理数 , 大约是 1106.于是我们说某个半音的音高是那个音的音高的1106 倍 ,而全音的音高是那个音的音高 11062 倍. 实际上,在吉它中也存在着同样的等比数列.

乐谱的书写是表现数学对音乐的影响的第一个显著的领域。在乐稿上，我们看到速度、节拍（4／4拍、3／4拍，等等）、全音符、二分音符、四分音符、八分音符、十六分音符，等等。书写乐谱时确定每小节内的某分音符数，与求公分母的过程相似——不同长度的音符必须与某一节拍所规定的小节相适应。作曲家创作的音乐是在书写出的乐谱的严密结构中非常美丽而又毫不费力地融为一体的。如果将一件完成了的作品加以分析，可见每一小节都使用不同长度的音符构成规定的拍数。

除了数学与乐谱的明显关系外，音乐还与比率、指数曲线、周期函数和计算机科学相联系。

毕达哥拉斯学派（公元前585～前400）是最先用比率将音乐与数学联系起来的。他们认识到拨动琴弦所产生的声音与琴弦长度有关，从而发现了和声与整数的关系。他们还发现谐声是由长度成整数比的同样绷紧的弦发出的——事实上被拨弦的每一和谐组合可表示成整数比。按整数比增加弦的长度，能产生整个音阶。例如，从产生音符C的弦开始，C的16／15长度给出B，C的6／5长度给出A，C的4／3长度给出G，C的3／2长度给出F，C的8／5长度给出E，C的16／9长度给出D，C的2／1长度给出低音C。

数学名人故事

祖冲之的故事 <



计算到圆内接96边形，求得π=，并指出，内接正多边形的边数越多，所求得的π值越精确。祖冲之在前人成就的基础上，经过刻苦钻研，反复演算，求出π在与之间。并得出了π分数形式的近似值，取为约率，取为密率，其中取六位小数是，它是分子分母在1000以内最接近π值的分数。祖冲之究竟用什么方法得出这一结果，现在无从考查。若设想他按刘徽的"割圆术"方法去求的话，就要计算到圆内接16，384边形，这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊！由此可见他在治学上的顽强毅力和聪敏才智是令人钦佩的。祖冲之计算得出的密率，外国数学家获得同样结果，已是一千多年以后的事了。为了纪念祖冲之的杰出贡献，有些外国数学史家建议把π=叫做“祖率”。

祖冲之博览当时的名家经典，坚持实事求是，他从亲自测量计算的大量资料中对比分析，发现过去历法的严重误差，并勇于改进，在他三十三岁时编制成功了《大明历》，开辟了历法史的新纪元。

祖冲之还与他的儿子祖暅（也是我国著名的数学家）一起，用巧妙的方法解决了球体体积的计算。他们当时采用的一条原理是：“幂势既同，则积不容异。”意即，位于两平行平面之间的两个立体，被任一平行于这两平面的平面所截，如果两个截面的面积恒相等，则这两个立体的体积相等。这一原理，在西文被称为卡瓦列利原理，但这是在祖氏以后一千多年才由卡氏发现的。为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献，大家也称这原理为“祖暅原理”。

高斯的故事

高斯有许多有趣的故事，故事的第一手资料常来自高斯本人，因为他在晚年时总喜欢谈他小时侯的事，我们也许会怀疑故事的真实性，但许多人都证实了他所谈的故事。

高斯的父亲作泥瓦厂的工头，每星期六他总是要发薪水给工人。在高斯三岁夏天时，有一次当他正要发薪水的时候，小高斯站了起来说：“爸爸，你弄错了。”然后他说了另外一个数目。原来三岁的小高斯趴在地板上，一直暗地里跟着他爸爸计算该给谁多少工钱。重算


的结果证明小高斯是对的，这把站在那里的大人都吓的目瞪口呆。

高斯常常带笑的说，他在学讲话之前就已经学会计算了，还常说他问了大人字母如何发音后，就自己学着读起书来。

— 七岁时高斯进了 St. Catherine小学。大约在十岁时，老师在算数课上出了一道难题：把 1到 100的整数写下来，然后把它们加起来！每当有考试时，他们有如下的习惯：第一个做完的就把石板﹝当时通行，写字用﹞面朝下地放在老师的桌子上，第二个做完的就把石板摆在第一张石板上，就这样一个一个落起来。这个难题当然难不倒学过算数级数的人，但这些孩子才刚开始学算数呢！老师心想他可以休息一下了。但他错了，因为还不到几秒钟，高斯已经把石板放在讲桌上了，同时说道：“答案在这儿！”其他的学生把数字一个个加起来，额头都出了汗水，但高斯却静静坐着，对老师投来的，轻蔑的、怀疑的眼光毫不在意。考完后，老师一张张地检查着石板。大部分都做错了，学生就吃了一顿鞭打。最后，高斯的石板被翻了过来，只见上面只有一个数字：5050（用不着说，这是正确的答案。）老师吃了一惊，高斯就解释他如何找到答案：1＋100＝101，2＋99＝101，3＋98＝101，……，49＋52＝101，50＋51＝101，一共有50对和为 101的数目，所以答案是 5001＝5050。由此可见高斯找到了算术级数的对称性，然后就像求得一般算术级数合的过程一样，把数目一对对地凑在一起。

自学成才的数学家- 华罗庚的故事

数学家华罗庚少年时失学在家，帮爸爸经营小棉花店。空闲时，他常常用包棉花的纸解答数学题。

一天，爸爸让他去内屋打扫，打扫完毕，回到柜台一看，哭了：“我的算术草稿纸呢”爸爸左找右找，忽然，他指着远处一个人的背影说：“我把棉花包卖给他了”。华罗庚追上他，敬了个礼，掏出笔，把题抄道手背上。过路人说：“这真是个怪孩子。”有时顾客来买东西，人家问东他答西，耽误了生意。晚上，店关门了，他就自学到深夜。父亲眼见他不把心思化在买卖上，一气之下夺过他手中的书，要仍进火炉，幸亏母亲抢了下来，才没把书烧掉。

一次，华罗庚看杂志，发现一篇数学论文有错误，在老师的鼓励下，他写出批评论文，寄给了上海《科学》杂志，不久登了出来。这篇文章改变了他的道路，使他迈向数学殿堂。

娃娃博士-秦元勋的故事

我国当代著名数学家秦元勋从小勤奋上进。13岁那年，他报考当时很有名气的上海中学，发榜了，秦元勋





被录取了，可是他回到家里，却闷闷不乐。母亲不理解，问他：“你考上了怎么不高兴”“我的数学只考了70多分。”秦元勋说完便哭了起来。“你的其他几门课都考了90多分，数学分数低一点，可几门课平均起来，分数不低呀”。“数学是数学，怎么能那样平均。”他对母亲的安慰并不满意。晚上，秦元勋躺在床上，翻来覆去睡不着：“我不相信数学深奥得学不好，我一定要学好它”。

从此，他决心打个数学翻身仗。他常常为解出一道数学难题，很晚才睡觉。有时，已经睡下了，想到了解题的思路，他一骨碌坐了起来，把解题方法记下来。白天，在学校里，一旦遇到疑难问题，他便急急忙忙地找老师，与老师一起讨论。秦元勋为数学付出了艰辛的劳动，他的数学成绩上去了，而且名列前茅。

} 秦元勋24岁就获得了美国哈佛大学博士学位，同学门都亲切地称他为“娃娃博士”。

数学谜语

二三四五六七八(打一成语) 答案:缺衣(一)少食(十)

八九不离十（打一字） 答案:杂

二四六(打一成语) 答案:隔三岔五

肖像(打一数学名词) 谜底：合并同类项 （合并同类相）

羊打架(打一数学名词) 谜底：对顶角 大同小异(打一数学名词). 谜底：相似 ， 这个脑袋真正灵,忽闪忽闪眨眼睛,东南西北带着它,加减乘除不费劲(打一计算工具)

谜底：计算器

伪造帐目(打一数学名词) 谜底：误差（假设） 医生提笔(打一数学名词) 谜底：开方

一支队伍长又长,有头无尾排成行,"."的后面分小节,节节外表都一样(猜一种游戏)

谜底：无限循环小数 一加一不是二。（打一字）谜底：王 一减一不是零。（打一字）谜底：三 $ 八分之七。 （打一成语）谜底：七上八下

+-×（打一成语）谜底：支离破碎（把支分解开即为“+、-、×”）

联合国宪章(打一数学名词)谜底：最大公约数 两羊打架 谜底：对顶角 两边清点 谜底：分数 合法开支 谜底：有理数

打得鸳鸯各一方 谜底：公分母

本文来源：https://www.wddqxz.cn/567ef2d8a06925c52cc58bd63186bceb18e8ed37.html