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「一個沒有幾分詩人才能的數學家決不會成為一個完全的數學家。」
——德國數學家 魏爾斯特拉斯
各位數學老師在教孩子學數學的時候,會不會順帶的教孩子一下古詩呢?今天,我們就一起來聊聊古詩中隱藏的數學知識。看完本文後,不妨與孩子一起溫習溫習這些古詩,相信你們再讀時,會有不一樣的發現。
如果孩子正處於識數階段,沒有哪一篇比北宋哲學家邵雍的《山村詠懷》更合適了。全詩共20個字,把10個數字全用上了。
《山村詠懷》
(北宋)邵雍
一去二三裡,煙村四五家,
亭臺六七座,八九十枝花。
下面這一首詩則是把數從有窮擴展到了無窮。
《雪梅》
(明)林和靖
一片二片三四片, 五片六片七八片。
九片十片無數片, 飛入梅中都不見。
《閨怨》這首詩則更複雜一點,將數擴充了量級。
《閨怨》
(清)黃煥中
百尺樓臺萬丈溪,雲書八九寄遼西。
忽聞二月雙飛雁,最恨三更一唱雞。
五六歸期空望斷,七千離恨竟未齊。
半生四顧孤鴻影,十載悲隨杜鵑啼。
數字在詩詞中的運用,大大增強了詩詞的審美意趣。
杜甫的《絕句》,把數學中的點、線、面、體,刻畫得淋漓盡致。我們從數學的角度來看,第一句「兩個黃鸝」,描寫的是兩個點;第二句「一行白鷺」,描寫的是一條線;第三句「窗含西嶺千秋雪」,描寫的是一個面;第四句「門泊東吳萬裡船」,描寫的是一個空間體。
《絕句》
(唐) 杜甫
兩個黃鸝鳴翠柳,一行白鷺上青天。
窗含西嶺千秋雪,門泊東吳萬裡船。
王維《使至塞上》中的「大漠孤煙直,長河落日圓」,前半句勾勒出「孤煙」這一直線和「大漠」這一平面的垂直空間關係,後半句則刻畫了圓和地平線從相離、相切到相交的關係。
《使至塞上》
(唐)王維
單車欲問邊,屬國過居延。
徵蓬出漢塞,歸雁入胡天。
大漠孤煙直,長河落日圓。
蕭關逢候吏,都護在燕然。
李白既是詩仙,又是酒仙。每日必飲,每飲必醉,他寫下許多關於酒的詩歌。
花間一壺酒,獨酌無相親。
—— 李白《月下獨酌四首·其一》
笑盡一杯酒,殺人都市中。
—— 李白《結客少年場行》
金樽清酒鬥十千,玉盤珍羞直萬錢。
—— 李白《行路難·其一》
蘭陵美酒鬱金香,玉碗盛來琥珀光。
—— 李白《客中行 》
李白的好友,詩聖杜甫的一首詩寫出了李白的酒量。
《飲中八仙歌》
(唐)杜甫
李白鬥酒詩百篇,長安市上酒家眠。
天子呼來不上船,自稱臣是酒中仙。
不過,要注意古代中的量與當代不同,如果我們對古代的量理解不當,就會造成誤解。
中國古人還喜歡寓數學題於古詩詞之中。
《算法統宗》是一本通俗實用的數學書,也是將數字入詩的代表作。這本書由明代程大位花了近20年完成,他原本是一位商人,經商之便搜集各地算書和文字方面的書籍,編成一首首的歌謠口訣,將枯燥的數學問題化成美妙的詩歌,讀來朗朗上口。
程大位還有一首類似二元一次方程組的飲酒數學詩:
肆中飲客亂紛紛,薄酒名醨厚酒醇。
醇酒一瓶醉三客,薄酒三瓶醉一人。
共同飲了一十九,三十三客醉顏生。
試問高明能算士,幾多醨酒幾多醇?
這首詩是說,好酒一瓶,可以醉倒3位客人;薄酒三瓶,可以醉倒一位客人。如果33位客人醉倒了,他們總共飲下19瓶酒。試問:其中好酒、薄酒分別是多少瓶?
著名《孫子算經》中有一道「物不知其數」問題。這個算題原文為:
今有物不知其數,
三三數之剩二,
五五數之剩三,
七七數之剩二,
問物幾何?
這個問題流傳到後世,有過不少有趣的名稱,如「鬼谷算」、「韓信點兵」等。程大位用詩歌形式,寫出了數學解法:
三人同行七十稀,
五樹梅花廿一枝,
七子團圓月正半,
除百零五便得知。
這首詩包含著著名的「中國剩餘定理」。詩意是說,拿3除的餘數乘70,加上5除的餘數乘21,再加上7除的餘數乘15,結果如比105多,則減105的倍數。上述問題的結果就是:(2×70)+(3×21)+(2×15)-(2×105)=23。
西方人也喜歡把詩歌作為數學問題的載體。古希臘著名的數學家丟番圖在臨死前為自己寫下一首數學詩性質的墓志銘:「過路的人!這兒埋著丟番圖的骨灰.下面的數字可以告訴您,他一生究竟有多長?他一生的1/6享受童年的幸福, 1/12是無憂無慮的少年。再過去1/7的年程,他建立了美滿溫馨的家庭。5年後兒子出生,不料兒子竟在父親臨終前4年喪生,年齡不過父親享年的一半,悲痛之中度過了風燭殘年。請您算一算,我活多少歲才見死神面?」
蘇軾的詩詞中飽含數學思維和方法。如《題西林壁》前兩句要求我們從多個角度看問題,後兩句則是解數學題許多時候的困境:陷於局部最優而無法得到全局最優。
《題西林壁》
(宋)蘇軾
橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同。
不識廬山真面目,只緣身在此山中。
《赤壁賦》中的「逝者如斯,而未嘗往也;盈虛者如彼,而卒莫消長也。蓋將自其變者而觀之,則天地曾不能以一瞬;自其不變者而觀之,則物與我皆無盡也,而又何羨乎!」詮釋了數學中變與不變的主題。
《水調歌頭》中的「人有悲歡離合,月有陰晴圓缺」則說明了萬事皆有不可違背的規律和數學中的周期律。
詩詞是闡述心靈的文學藝術,古詩詞無論在形象、語言或意境上,都充分展現出它的美,給人以無限的遐想空間。
那麼數學呢?數學沒有鮮豔的色彩、美妙的聲音和動感的畫面,卻有一種獨特的美。
德國數學家克萊因曾說:
音樂能激發或撫慰情懷,繪畫使人賞心悅目,詩歌能動人心弦,哲學使人獲得智慧,科技可以改善物質生活,但數學卻能提供以上一切。
數學美的含義是豐富的,如數學概念的簡單性、統一性,結構關係的協調性、對稱性,數學命題與數學模型的概括性、典型性和普遍性,還有數學中的奇異性等等都是數學美的具體內容。
數學,如果正確地看,不但擁有真理,而且也具有至高的美。
註:標有詩名和作者的古詩,屬於必背的
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