文艺女生爱数学

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  背着双肩包,说话轻声细语,喜欢黑格尔和《安娜·卡列尼娜》,很难想象这个有些文艺的女生竞然是个数学学霸。从小学开始,她就展现出极强的数学天赋,别人觉得艰涩难懂的数学,反倒是她最热爱的领域。从初二开始,她对三角形外接圆的正弦定理特别感兴趣,开始思考这个定理在多边形中的推广形式。经过长期不断的演算和推理,高二时,她将自己的推理整理成“凸多边形的正弦定理与外接圆存在性判定”,获得了第19届“明天小小科学家”奖励活动二等奖。她就是王皓宁,南京外国语学校高三(1)班的一名学生。说起自己的成长之路,王皓宁说这既是一种“天意”,也是一种兴趣。
  自己找答案
  之所以说王皓宁的成长之路有着“天意”,这还要归功于其特殊的家庭氛围。父亲是一所高校的数学系教授,母亲则是一名高中数学老师,有着父母的“加持”,王皓宁从小就对数学有着别样的兴趣。当被问及父母是否会对自己的数学功课有着更高的要求,或者对自己的数学成绩有着更多的在意时,王皓宁表示并没有,父母总是让其自由发展,多探索,多问为什么,自己去寻找答案。
  在王皓宁的记忆里,至今还保留着一个温暖的小故事。那时候上小学,王皓宁对老师讲的日晷非常感兴趣。于是她背着书包回家问父亲,为什么古人可以根据日光的走向来判断时间?父亲并没有立即回答她,而是选择在一个周末,带她来到一座废旧的工厂。父亲指着工厂烟囱的影子让王皓宁进行观察,影子随着太阳的东升西落,有了不同的走向。
  在观察到这样一个现象后,王皓宁有了自己的总结,原来光照角度会对影子的长短有影响,太阳的走向也改变了烟囱影子的走向。父亲肯定了王皓宁的这种解答,而后又告诉她天体物理的运动方向,同时教会了她如何计算光线的长短。有了这次户外实践,她深深记住了这一物理原理,也对“自己探索”这一举动有了一定的成就感。
  日晷的名称是由“日”和“晷”两字组成。“日”指“太阳”,“晷”表示“影子”,“日晷”的意思为“太阳的影子”。因此,所谓日晷,就是白天通过测日影定时间的仪器。日晷计时的原理是这样:在一天中,被太阳照射到的物体投下的影子在不断地改变着,第一是影子的长短在改变,早晨的影子最长,随着时间的推移,影子逐渐变短,一过中午它又重新变长;第二是影子的方向在改变,因为我们在北半球,早晨的影子在西方,中午的影子在北方,傍晚的影子在东方。从原理上来说,根据影子的长度或方向都可以计时,但根据影子的方向来计时更方便一些。故通常都是以影子的方位计时。由于日晷必须依赖日照,不能用于阴天和黑夜。因此,单用目晷来计时是不够的,还需要其他种类的计时器,如水钟,来与之相配。(中国数字科技馆)
  神奇的数学世界
  在王皓宁看来,数学的学习也是一个不断探索的过程,重要的不是结果,而是过程。“当我一头扎进数学题里的时候,就好像发现了一个新世界,通过不断地计算,发现这个世界越来越大,越来越广阔,没有边际,渐渐就爱上这样一个过程。”在王皓宁的世界里,数学好像是神奇的外太空,每走到一个地点,就会有一个新发现,于是就越来越喜欢对这个“新世界”进行探索。
  对正弦定理产生兴趣并开始研究,也是这样一个过程。初二的一节数学课上,老师讲到了三角形外接圆的正弦定理。刚刚接触到这样一个定理的时候,王皓宁就产生了一个疑问,三角形的外接圆有正弦定理,那更多边的几何图形的外接圆具有怎样的性质?有了这个疑惑后,她去找老师询问,但是老师给她的解答是:“目前我们的考试,只需要了解三角形的外接圆定理就可以。”于是有些失落的王皓宁带
  “是把三角形的正弦定理推广到一般的凸多边形的情形,并发现此时的正弦定理可以判断一个凸多边形外接圆存在性,从而说明两者互为充分必要条件。由于奇数边形和偶数边形差别较大,我们分情况进行了讨论,并尝试降边数法,由于奇数边形和偶数边形互相转化后结果一致,所以两种情形本质上相同。”着疑问回家求助父母。
  父母也没有对她的疑惑给出答案,而是鼓励她自己去探索,这个正弦定理的公式就像是一粒小种子在王皓宁的心里扎了根。随着自己數学知识的不断积累,对这个问题的理解也在不断深入。
  直到高一的一节数学课上,王皓宁突然受到了启发,对一个新的算法的尝试,让她觉得可以推导出有外接圆的凸多边形的类似性质。她立刻记下了自己的想法,并欣喜地回家找父母进行验证。当天晚上,父母和她一起对她的想法进行演算,并最终认可了她的想法:这个推导完全合理,并且很有创新性。
  然而,这个过程并没有结束。她所得到的有外接圆的凸多边形的性质非常优美,对于奇数边形和偶数边形具有不同的表现形式,但可以通过降边法统一起来。于是她进一步想到,这个性质是不是判断凸多边形外接圆存在的充分条件呢?经过近一年的努力,她终于验证了这个想法,给出了严密证明。而这个结果,就是她参加“明天小小科学家”奖励活动的内容。为他人作贡献
  《凸多边形的正弦定理与外接圆存在性判定》这一论文写了满满17页纸,总结了王皓宁3年多的思考。除了对公式的合理性和结果的创新性的认证,在这次的“明天小小科学家”申报表上,还有关于选手梦想的问答。
  你未来想从事什么职业?你有什么梦想?你最热爱和看重的是什么?王皓宁对这些问题都一一进行了回答。
  本来,在王皓宁的心中,最热爱和看重的是探索、研究的过程。然而,参加这次活动的过程还是带给了她很深的触动。“我在现场看到了很多中科院的老教授,他们都已经八九十岁了,走路有点颤颤巍巍的,但是仍然坚持到现场给我们作讲座,给我们答疑,讲述他们对于科研的理解,分享他们的探索过程。他们的科学精神感动了我,也让我想做更多有意义的事。”王皓宁说。
  要勇敢追梦,要努力探索,更要为人类和社会的发展作贡献,现在的王皓宁更加希望自己能够将数学所学应用到生活和工作中。即将面临高考的她定了一个小目标,希望成为北大或者复旦数学系的学生,同时她也在心里为未来做好了规划,希望自己能够成为一个为航天事业或大数据产业作出贡献的人。
  生活中,她热爱文学,喜欢读书,有敏感而文艺的性格,但是她的内心也有一颗燃烧的小宇宙,推动她在数学的浩瀚星际中驰骋远航。
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