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数学家庭中的一对孪生兄弟
――浅谈轴对称图形的应用
数学的世界真可谓是浩瀚无比。由点到线,由线到面,由面到体。无不蕴藏着丰富的知识。我记得曾经有一句著名的格言:数学比科学大得多,因为它是科学的语言。可想而知,数学的伟大与魅力了吧!
然而,在数学的大家庭中。有一对兄弟深深的吸引了我,他们的形状,他们的关系,他们的普遍性,让人觉得他们一直在我们的身边,离我们很近很近。他们就是轴对称图形。
轴对称图形是一个一定要沿着某直线折叠后,直线两旁的部分互相重合的图形,之所以说到他们的关系是因为他们两个总是被一条直线所连着,好似一对分不开的兄弟,关系十分的密切。把他们拉在一起的这条直线就是他们的对称轴。当然这条对称轴就像一个公正的法官。左右两边的长度、面积、大小等,都一点儿也不差,唯一不同的就是他们所朝的方向。
在数学的课本上,我们看见过他们的身影,我们也接触和了解过他们。但是他们给我印象更多的,却是他们在日常生活中所扮演、组成的图形或者可以说是事物。
一、生活当中的轴对称图形
1、自然界中的轴对称图形
当我漫步在街头时,我时常看见飞来飞去的蝴蝶。当一只蝴蝶停留在花朵上,张合着翅膀时,我发现如果将蝴蝶两只触角的中点与尾部相连接,连接好的线段所在的那一条直线就是其对称轴。而右边的翅膀就像是左边的翅膀沿着对称轴翻过去的图形。跟蝴蝶一样是轴对称图形的动物还有很多。比如蜻蜓、飞蛾等。如果到了秋天,远看稻田,金黄的一片,不禁使人感觉到又是一个丰收的季节。就在这个令人喜悦的季节里,我行走在田边的小路上,随手捡起了一片金黄的树叶,仔细的观察了一下,发现其实树叶也有对称轴。如果我们将树叶中间的那根经,当成是其左右两边的对称轴,那将树叶右边部分沿着这条对称轴对折过去,正好与左边的一半树叶重合。
2、商标中的轴对称图形
有一次,我跟我的家人去中国银行取钱,我无意间发现中国银行的标志也是一个轴对称图形。这个图形的对称轴有两条。第一条是图标中两竖相连接所形成的,而另一条就是方框上下两条横线连接的线段的中点,所在的那一条直线就是其第二条对称轴。和中国银行一样的还有中国联通、中国农业银行以及奔驰汽车等轴对称图形。但是如果大家觉得前面几个例子,平时都没有注意到的话,那么下面说到的这个例子大家肯定熟悉的不得了。这个例子就是商标,我先来举一个吧。平时我最大的兴趣就是吃零食。所以我对“旺旺”这个商标熟悉的不得了。我发现在旺旺这个商标当中,将其头发上的一个中点到两脚脚后跟之间的线段的中点,想连接的线段所在的那一条直线就是其对称轴。也正是这条对称轴将旺旺这个图标分成了相等的两份。像旺旺这样具有对称轴的商标还有很多。比如:五粮液的商标、麦当劳的商标、CONVERSE(匡威)的商标等等。而且这些图形都是我们日常生活中常见的,这也不告诉了我们,只要我们认真、仔细的观察生活,数学的无处不在吗。
二、建筑当中的轴对称图形
说了生活中较为普通也较常见的轴对称图形后,也应该说说在建筑方面关于轴对称的宏伟建筑了。像我们中国的天安e799bee5baa6e79fa5e98193e4b893e5b19e366门城楼。如果用线段连接天安门城楼的左右两边,这条线段的中点所在的直线就是对称轴了,这条对称轴不就把天安门城楼分成了相同的两份了吗?法国的埃菲尔铁塔,是法国标志性建筑之一。它的对称轴就是把铁塔底部的两边相连接。连接后的线段的中点与塔尖的点相连接的线段所在那一条直线了。还有一些建筑也利用了轴对称的方法,他们在建筑的前方建了一个很大的水池,使建筑倒映在水中,从而形成了轴对称的效果,也增大了空间,使原本的建筑更美观,更加壮观。像泰姬陵,它不就是建筑与轴对称图形相结合的最好例子吗。在地球的另一边,有一座建筑物深深地影响着整个世界的历史,这座建筑物就是白宫。这是一座位于美国华盛顿的著名行政大楼。白宫著名的背后,轴对称起了极其重要的作用。白宫它的对称轴就是顶部的点与底部左右两边线段的中点,相连接的线段所在的那一条直线。对了,还有我们每个人家里都会有门,一些建筑师为了使门显得更加大气,更加庄重。就把门进行设计,使门的左右两边相同,古代衙门的大门和一些官府府邸的大门也设计成了轴对称的形式。使大门显得更加有气势,愈发显的威严。从中我们也不难发现,只要懂得轴对称图形,善于利用轴对称图形,就能使轴对称图形溶入到方方面面。
三、文学当中的轴对称图形
1、文字中的轴对称图形
每个人都知道,我们中华民族有着5000年的悠久文化。这么多年的文化所沉淀下来的瑰宝可谓是数不胜数。剪纸是我们民族十分古老的民间艺术之一。就是在这艺术品当中也不乏有轴对称的应用。让我来举个例子吧。我还记得以前我奶奶教我剪繁体的“喜”字时,首先是将红纸对折一下,之后用剪刀在纸上挥舞了一会。打开刚刚对折的纸时,出现了一个“喜”字,当时我看了之后,心里那个高兴啊,惊奇啊,但是就是不知道为什么会这样。现在长大了,我也知道了其实在剪“喜”字的过程当中,也运用了轴对称。还有许多剪纸作品,也正是因为有了轴对称的存在,使其更加精致、美观。当然我们现在所写的简体字中,也有轴对称。如“丰”“目”“尖”等。文字的对称轴较为好找,横一横,竖一竖,基本上就能够找到。其实有时候,对称轴也具有复制的功能,它能够把一个字,分成与其相同的两个字,像“二”如果把它的对称轴当作是第一横的中点和第二横的中点,所连接成的线段所在的直线的话。那么左右两边的图案,不是可以近似的看成两个二吗?此时轴对称就具有复制的功能,但是在我的眼里它还具有另一个功能。就拿这个“一”来说吧。与前面相同,也是画竖下来的对称轴。画好之后,要把这条对称轴当成这个字原有的,那么你就会发现。“一”与这条对称轴就组成了一个“十”字。这就是在我眼里轴对称图形的第二个功能。能够使一个字变成另外一个字。
2、文学中的轴对称图形
刚刚说的都是文字当中轴对称的应用。那由字所组成的句子呢?其实仔细推敲一下,也有。我记得我以前与同学们都在玩一个游戏,就是一个人说出一句话,另一个人马上就得把这个句子反着读出来。在整个游戏过程当中,有一句话给我留下了深刻的印象“上海自来水来自海上”当我们把这个句子反着读一便时,就会发现它与正着读的语序一模一样。再仔细看一看,这又是一个关于轴对称的应用。这么来说吧,如果我们把“上海自来水来自海上”中的水字不看,那么两个“来”字的中点所在的那一条直线,就可以把这句话分成相等的两等份,这不就证明了句子当中也有轴对称的应用吗?这一系列的例子,也让我们看出了轴对称在文学方面所做出的成就,它能使一些作品更加完美,有画龙点睛的作用。也能使文字变化起来,使句子顺口起来。给文字与句子带来更多的趣味,也给文学添上了十分美丽的一笔。
四、奥运当中的轴对称图形
2008年北京奥运会即将来临。在这个令全中国人都兴奋起来,令全世界人都以不同形式参与进来的盛会中。我们也不难发现轴对称图形——奥运五环旗。
我们可以把奥运五环旗(如图一),黄、绿两环相接触的地方点A与黑环上的点B相连接,此时对称轴就是线段A、B所在的那一条直线。
在奥运会上有奥运五环旗当然也会有奥运吉祥物,2008年北京奥运会的吉祥物是奥运福娃。仔细看看我们的奥运福娃不禁让人喜欢的不得了。尤其是福娃晶晶更是惹人喜爱。他的憨厚,他的朴实,无不给人亲近的感觉。图二就是福娃晶晶在举重的画面。如果大家看一下图二这张图片,就会发现如果把这张图片中的点A与下端的点B相连接。那么这条线段所在的那一条直线就是福娃晶晶的对称轴。想不到吧,原来奥运福娃也是轴对称图形。
还有在奥运会上,当各国的国旗徐徐上升时,又引发了我对轴对称图形的联想。像英国的国旗,它的对称轴就是国旗上下两边线段的中点,所连成的线段所在的那一条直线。像这样的国旗还有很多。如加拿大国旗、意大利国旗等等。
轴对称图形的千变万化,使我眼花缭乱,头晕目眩。在它每一次变化中,都可以发现许多的惊喜。轴对称变化它也无处不在,它存在于各个角落,这也给我们研究它带来了很多的便利。
在研究轴对称图形的过程中,我懂得了只有我们用心观察,才能发现数学。只有我们认识数学,在生活中善于利用数学,我们才能将数学溶入到方方面面。而且只有我们将数学溶入到方方面面,我们才能更加好的去研究数学。
其实数学的世界真的好大好大。此时我真想将自己变成大山伫立在数学当中。变成流水穿梭与数学之中,化为白云漂浮在数学之中,成为鸟儿翱翔与数学之中。
真诚的希望大家用发现美的眼睛,去发现数学!感受数学!
科普小文章吗?
生活中的数学
在现实生活中,人们的生活越来越趋向于经济化,合理化.但怎样才能达到这样的目的呢?
一天,我就遇到了这样一道实际生活中的问题:
某报纸上报道了两则广告,甲商厦实行有奖销售:特等奖10000元1名,一等奖1000元2名,二等奖100元10名,三等奖5元200名,乙商厦则实行九五折优惠销售。请你想一想;哪一种销售方式更吸引人?哪一家商厦提供给销费者的实惠大?
面对问题我们并不能一目了然。我做了一个假设,假如有16人,其中8人愿意去甲家,6人喜欢去乙家,还有两人则认为去两家都可以。调查结果表明:甲商厦的销售方式更吸引人,但事实是否如此呢?
在实际问题中,甲商厦每组设奖销售的营业额和参加抽奖的人数都没有限制。所以我们认为这个问题应该有几种答案。
一、苦甲商厦确定每组设奖,当参加人数较少时,少于213(1十2+10+200=213人)人,人们会认为获奖机率较大,则甲商厦的销售方式更吸引顾客,
二、若甲商厦的每组营业额较多时,它给顾客的优惠幅度就相应的小。因为甲商厦提供的优惠金额是固定的,共14000元(10000+2000+1000+1000= 14000)。假设两商厦提供的优惠都是14000元,则可求乙商厦的营业额为280000元(14000÷5%=280000)。
所以由此可得:
(l)当两商厦的营业额都为280000元时,两家商厦所提供的优惠同样多.
(2)当两商厦的营业额都不足280000元时,乙商厦的优惠则小于14000元,所以这时甲商厦提供的优惠仍是14000元,优惠较大。
(3)当两家的营业额都超过280000元时,乙商厦的优惠则大于14000元,而甲商厦的优惠仍保持14000元时,乙商厦所提供的实惠大。
像这样的问题,我们在日常生活中随处可见。例如。有两家液化e79fa5e98193e4b893e5b19e331气站,已知每瓶液化气的质和量相同,开始定的价也相同.为了争取更多的用户,两站分别推出优惠政策.甲站的办法是实行七五折错售,乙站的办法是对客户自第二次换气以后以7折销售。两站的优惠期限都是一年.你作为用户,应该选哪家好?
这个问题与前面的问题有很大相同之处。只要通过你所需要的罐数来分析讨论,这样,问题便可迎刃而解了。
随着市场经济的逐步完善,人们日常生活中的经济活动越来越丰富多彩.买与卖,存款与保险,股票与债券,……都已进入我们的生活.同时与这一系列经济活动相关的数学,利比和比例,利息与利率,统计与概率。运筹与优化,以及系统分析和决策,都将成为数学课程中的“座上客”。
作为跨世纪的小学生,我们不仅要学会数学知识,而且要会应用数学知识去分析、解决生活中遇到的问题。这样才能更好地适应社会的发展和需要。
各门科学的数学化
数学究竟是什么呢?我们说,数学是研究现实世界空间形式和数量关系的一门科学.它在现代生活和现代生产中的应用非常广泛,是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具.
同其他科学一样,数学有着它的过去、现在和未来.我们认识它的过去,就是为了了解它的现在和未来.近代数学的发展异常迅速,近30多年来,数学新的理论已经超过了18、19世纪的理论的总和.预计未来的数学成就每“翻一番”要不了10年.所以在认识了数学的过去以后,大致领略一下数学的现在和未来,是很有好处的.
现代数学发展的一个明显趋势,就是各门科学都在经历着数学化的过程.
例如物理学,人们早就知道它与数学密不可分.在高等学校里,数学系的学生要学普通物理,物理系的学生要学高等数学,这也是尽人皆知的事实了.
又如化学,要用数学来定量研究化学反应.把参加反应的物质的浓度、温度等作为变量,用方程表示它们的变化规律,通过方程的“稳定解”来研究化学反应.这里不仅要应用基础数学,而且要应用“前沿上的”、“发展中的”数学.
再如生物学方面,要研究心脏跳动、血液循环、脉搏等周期性的运动.这种运动可以用方程组表示出来,通过寻求方程组的“周期解”,研究这种解的出现和保持,来掌握上述生物界的现象.这说明近年来生物学已经从定性研究发展到定量研究,也是要应用“发展中的”数学.这使得生物学获得了重大的成就.
谈到人口学,只用加减乘除是不够的.我们谈到人口增长,常说每年出生率多少,死亡率多少,那么是否从出生率减去死亡率,就是每年的人口增长率呢?不是的.事实上,人是不断地出生的,出生的多少又跟原来的基数有关系;死亡也是这样.这种情况在现代数学中叫做“动态”的,它不能只用简单的加减乘除来处理,而要用复杂的“微分方程”来描述.研究这样的问题,离不开方程、数据、函数曲线、计算机等,最后才能说清楚每家只生一个孩子如何,只生两个孩子又如何等等.
还有水利方面,要考虑海上风暴、水源污染、港口设计等,也是用方程描述这些问题再把数据放进计算机,求出它们的解来,然后与实际观察的结果对比验证,进而为实际服务.这里要用到很高深的数学.
谈到考试,同学们往往认为这是用来检查学生的学习质量的.其实考试手段(口试、笔试等等)以及试卷本身也是有质量高低之分的.现代的教育统计学、教育测量学,就是通过效度、难度、区分度、信度等数量指标来检测考试的质量.只有质量合格的考试才能有效地检测学生的学习质量.
至于文艺、体育,也无一不用到数学.我们从中央电视台的文艺大奖赛节目中看到,给一位演员计分时,往往先“去掉一个最高分”,再“去掉一个最低分”.然后就剩下的分数计算平均分,作为这位演员的得分.从统计学来说,“最高分”、“最低分”的可信度最低,因此把它们去掉.这一切都包含着数学道理.
我国著名的数学家关肇直先生说:“数学的发明创造有种种,我认为至少有三种:一种是解决了经典的难题,这是一种很了不起的工作;一种是提出新概念、新方法、新理论,其实在历史上起更大作用的、历史上著名的正是这种人;还有一种就是把原来的理论用在崭新的领域,这是从应用的角度有一个很大的发明创造.”我们在这里所说的,正是第三种发明创造.“这里繁花似锦,美不胜收,把数学和其他各门科学发展成综合科学的前程无限灿烂.”
正如华罗庚先生在1959年5月所说的,近100年来,数学发展突飞猛进,我们可以毫不夸张地用“宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之变、生物之谜、日用之繁等各个方面,无处不有数学”来概括数学的广泛应用.可以预见,科学越进步,应用数学的范围也就越大.一切科学研究在原则上都可以用数学来解决有关的问题.可以断言:只有现在还不会应用数学的部门,却绝对找不到原则上不能应用数学的领域.
关于“0”
0,可以说是人类最早接触的数了。我们祖先开始只认识没有和有,其中的没有便是0了,那么0是不是没有呢?记得小学里老师曾经说过“任何数减去它本身即等于0,0就表示没有数量。”这样说显然是不正确的。我们都知道,温度计上的0摄氏度表示水的冰点(即一个标准大气压下的冰水混合物的温度),其中的0便是水的固态和液态的区分点。而且在汉字里7a64e59b9ee7ad94330,0作为零表示的意思就更多了,如:1)零碎;小数目的。2)不够一定单位的数量……至此,我们知道了“没有数量是0,但0不仅仅表示没有数量,还表示固态和液态水的区分点等等。”
“任何数除以0即为没有意义。”这是小学至中学老师仍在说的一句关于0的“定论”,当时的除法(小学时)就是将一份分成若干份,求每份有多少。一个整体无法分成0份,即“没有意义”。后来我才了解到a/0中的0可以表示以零为极限的变量(一个变量在变化过程中其绝对值永远小于任意小的已定正数),应等于无穷大(一个变量在变化过程中其绝对值永远大于任意大的已定正数)。从中得到关于0的又一个定理“以零为极限的变量,叫做无穷小”。
“105、203房间、2003年”中,虽都有0的出现,粗“看”差不多;彼此意思却不同。105、2003年中的0指数的空位,不可删去。203房间中的0是分隔“楼(2)”与“房门号(3)”的(即表示二楼八号房),可删去。0还表示……
爱因斯坦曾说:“要探究一个人或者一切生物存在的意义和目的,宏观上看来,我始终认为是荒唐的。”我想研究一切“存在”的数字,不如先了解0这个“不存在”的数,不至于成为爱因斯坦说的“荒唐”的人。作为一个中学生,我的能力毕竟是有限的,对0的认识还不够透彻,今后望(包括行动)能在“知识的海洋”中发现“我的新大陆”。
黄金分割
对于“黄金分割”大家应该都不陌生吧!
由于公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派研究过正五边形和正十边形的作图,因此现代数学家们推断当时毕达哥拉斯学派已经触及甚至掌握了黄金分割。 公元前4世纪,古希腊数学家欧多克索斯第一个系统研究了这一问题,并建立起比例理论。
公元前300年前后欧几里得撰写《几何原本》时吸收了欧多克索斯的研究成果,进一步系统论述了黄金分割,成为最早的有关黄金分割的论著。 中世纪后,黄金分割被披上神秘的外衣,意大利数家帕乔利称中末比为神圣比例,并专门为此著书立说。德国天文学家开普勒称黄金分割为神圣分割。 到19世纪黄金分割这一名称才逐渐通行。黄金分割数有许多有趣的性质,人类对它的实际应用也很广泛。最著名的例子是优选学中的黄金分割法或0.618法,是由美国数学家基弗于1953年首先提出的,70年代在中国推广。
也许,0.618在科学艺术上的表现我们已了解了很多,但是,你有没有听说过,0.618还与炮火连天、硝烟弥漫、血肉横飞的惨烈、残酷的战场也有着不解之缘,在军事上也显示出它巨大而神秘的力量?一代枭雄的的拿破仑大帝可能怎么也不会想到,他的命运会与0.618紧紧地联系在一起。1812年6月,正是莫斯科一年中气候最为凉爽宜人的夏季,在未能消灭俄军有生力量的博罗金诺战役后,拿破仑于此时率领着他的大军进入了莫斯科。这时的他可是踌躇满志、不可一世。他并未意识到,天才和运气此时也正从他身上一点点地消失,他一生事业的顶峰和转折点正在同时到来。后来,法军便在大雪纷扬、寒风呼啸中灰溜溜地撤离了莫斯科。三个月的胜利进军加上两个月的盛极而衰,从时间轴上看,法兰西皇帝透过熊熊烈焰俯瞰莫斯科城时,脚下正好就踩着黄金分割线。
古希腊帕提侬神庙是举世闻名的完美建筑,它的高和宽的比是0.618。建筑师们发现,按这样的比例来设计殿堂,殿堂