Математика в искусстве реферат

Обновлено: 02.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 10

ФЕСТИВАЛЬ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ И ПРОЕКТНЫХ РАБОТ

Учитель математики, к.э.н.

Математика соблюдает пристрастие к точности, к строгому логическому мышлению. Согласно современным взглядам, математика и изобразительное искусство очень удаленные друг от друга дисциплины, первая - аналитическая, вторая - эмоциональная. Также многие считают, что математика не играет очевидной роли в большинстве работ современного искусства, и, фактически, многие художники редко или вообще никогда не применяют даже использование перспективы. Мы попробуем доказать обратное. Есть много художников, у которых математика находится в центре внимания.

ПЛАН ИССЛЕДОВАНИЙ

Роль математики в искусстве

Супрематизм в работах казимира малевича

Начну с того, что к написанию данной исследовательской работы меня подвигла любовь к предмету математика и не меньшая любовь к занятиям в детской художественной школе. Мы очень хорошо знаем, что размах практического применения математики огромен. Какую бы науку мы не изучали, в какой бы области не работали наши родители, везде необходимо знание математики.

Целью моей работы стал поиск взаимосвязи живописи и такой точной науки, как математика.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи :

- Изучить связь между искусством и математическими науками, расширить представления о сферах применения математики.

Изучить живопись различных художников, где изображены геометрические формы, алгебраические выражения, странные, непонятные современному обществу цифры, понятия.

Гипотеза: математика и живопись тесно связаны между собой.

К основным методам моего исследования относятся:

- обработка, анализ научных источников;

- анализ научной литературы, учебников и пособий по исследуемой проблеме.

Объектом исследования является тесная связь искусства с математическими науками.

РОЛЬ МАТЕМАТИКИ В ИСКУССТВЕ

Прежде, чем мы узнаем роль математики в живописи, предлагаю вам ознакомиться с такими понятиями, как математика и живопись.

Математика - наука о структурах, порядке и отношениях, которая исторически сложилась на основе операций подсчета, измерения и описания форм реальных объектов.

Живопись - вид изобразительного искусства, связанный с передачей зрительных образов посредством нанесения красок на гибкую или твердую поверхность.

Математика – это царица всех наук. Её красоте, мудрости, стройности и гармонии можно только бесконечно удивляться и восхищаться.

Искусство – это точное соблюдение законов математики, гармония, пропорциональность, творческое вдохновение, художественное мастерство. Исторически, математика играла важную роль в изобразительном искусстве, в частности при изображении трехмерной сцены на плоском холсте или листе бумаги. Согласно современным взглядам, математика и изобразительное искусство очень удаленные друг от друга дисциплины, первая - аналитическая, вторая - эмоциональная.

Мне кажется, что с этими слова нельзя не согласиться.

Человек различает окружающие его предметы по форме. Интерес к форме какого-либо предмета может быть продиктован жизненной необходимостью, а может быть вызван красотой формы. Форма, в основе построения которой лежат сочетание симметрии и золотого сечения, способствует наилучшему зрительному восприятию и появлению ощущения красоты и гармонии. Целое всегда состоит из частей, части разной величины находятся в определенном отношении друг к другу и к целому.

Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему.

a : b= b : c или с : b= b : а .

Рисунок 1 – Графический пример Золотого сечения

Принцип золотого сечения – высшее проявление структурного и функционального совершенства целого и его частей в искусстве, науке, технике и природе.

Еще в эпоху Возрождения художники открыли, что любая картина имеет определенные точки, невольно приковывающие наше внимание, так называемые зрительные центры. При этом абсолютно неважно, какой формат имеет картина - горизонтальный или вертикальный.

Леонардо да Винчи известен, прежде всего, как великий художник. Но он был разносторонним человеком, занимался математикой, физикой, химией, машиностроением, военной техникой, архитектурой. И во всех этих науках Леонардо добился успехов. Этот человек полон загадок, многие из которых до сих пор остались тайной. Его рукописи были зашифрованы, он писал так, что прочесть слова можно было только с помощью зеркала.

Впрочем, как ни смягчены все контуры, волнистая прядь волос Джоконды созвучна прозрачной вуали, а брошенная через плечо свесившаяся ткань находит себе отзвук в плавных извивах далекой дороги. Во всем этом Леонардо проявляет своё умение творить согласно законам ритма и гармонии.

12 апостолов расположены вокруг своего учителя 4 группами: по 2 группы с каждой стороны от него и по 3 человека в каждой группе. 2 ближние к Христу группы компактны и более динамичны: они словно вписаны в 2 треугольника, обрамляющих треугольник центральной фигуры. 2 крайние группы показаны более спокойно и широко: они образуют статичные фигуры - четырехугольники. 2 крайние фигуры, завершающие композицию, нарисованы в профиль и прямо: они как бы останавливают волны движения, идущие от центра к краям.

Вся композиция строго симметрична и строго уравновешена относительно вертикальной оси, проходящей через ее главную точку. Главная точка картины, куда ведут образы параллельных линий стен и потолка, приходится на правый глаз Христа, который в наклоне головы расположен чуть выше и ближе к зрителю.

Таким образом, геометрический центр картины и ее смысловой центр строго совпадают, а лучи, сходящиеся в главной точке, еще более нацеливают зрителя в этот центр. Впрочем, порой кажется наоборот; будто из центра картины, из глаз Христа, расходятся во все стороны эти лучи, словно потоки мысли

Рисунок 5 - Пропорции золотого сечения в Парфеноне.

Парфенон— памятник античной архитектуры, древнегреческий храм, расположенный на афинском Акрополе, главный храм в древних Афинах. В настоящее время находится в полуразрушенном состоянии, ведутся восстановительные работы. Он был построен в 447 – 438 годах до н. э. архитектором Калликратом по проекту Иктина и украшен в 438 – 431 годах до н. э. под руководством Фидия.

На самом деле, соответствующие золотому сечению пропорции мы находим во множестве сохранившихся памятников древней Греции и Рима, например в Триумфальной арке Септимия Севера в Риме.

Рисунок 7 - Золотое сечение в Триумфальной арке Септимия Севера в Риме.

Она была построена в 205 году н. э. в честь побед императора и его сыновей над Парфией в военных кампаниях 195—203 гг.

Рисунок 8 - Золотое сечение в пропорциях колокольни Церкви Рождества Христова в Ярославле.

Постройка колокольни относится к 50-60 годам XVII века.

Изучение связи между искусством и математическими науками, расширение представления о сферах применения математики. Знакомство с золотой пропорцией и связанных с нею соотношений. Золотое сечение в одном из аспектов деятельности человека – фотографии.

Рубрика	Математика
Вид	научная работа
Язык	русский
Дата добавления	28.03.2013
Размер файла	140,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Математика и искусство

Математика соблюдает пристрастие к точности, к строгому дисциплинарному мышлению. Но ещё в начале XIX века считали самой гуманитарной наукой, и до сих пор её называют искусством. Исторически, математика играла важную роль в изобразительном искусстве, в частности при изображении перспективы, подразумевающем реалистичное изображение трехмерной сцены на плоском холсте или листе бумаги. Согласно современным взглядам, математика и изобразительное искусство очень удаленные друг от друга дисциплины, первая - аналитическая, вторая - эмоциональная. Математика не играет очевидной роли в большинстве работ современного искусства, и, фактически, многие художники редко или вообще никогда не используют даже использование перспективы. Однако, есть много художников, у которых математика находится в центре внимания. Несколько значительных фигур в изобразительном искусстве проложили дорогу этим индивидуумам. Одним из них является Леонардо да Винчи. На искусство он смотрел не только глазами художника-творца, но и инженера, естествоиспытателя, математика, провозглашая, что достоверности нет в науках там, где нельзя приложить, ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с математикой.

Вообще-то не существует каких-либо правил или ограничений на использование различных тем в математическом искусстве. Однако есть несколько тем, которые достаточно часто используются различными художниками. Среди них есть использование многогранников, тесселяций, невозможных фигур, лент Мебиуса, искаженных или необычных систем перспективы, а также фракталов. Когда раскрывается эффективность применения математических методов в различных областях науки, культуры, искусства, не ущемляется роль математики, не подменяется другими предметами, а, наоборот, повышается интерес к предмету, выявляется высокое значение математики, процесс познания её делается увлекательным.

Все вышеперечисленные факторы и обусловили актуальность моего исследования.

Целью работы является изучение связи между искусством и математическими науками, расширение представления о сферах применения математики.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи:

1. Расширение представления о сферах применения математики не только в естественных науках, но и в искусстве.

2. Знакомство с золотой пропорцией и связанных с нею соотношений.

4. Показать возможность применения полученных знаний.

Методы исследования:

- обработка, анализ научных источников;

- анализ научной литературы, учебников и пособий по исследуемой проблеме.

1. Выдающиеся люди в истории математического изобразительного искусства

Леонардо да Винчи (1452-1519) известен своими достижениями в качестве изобретателя и художника. В его записных книгах содержатся первые из известных примеров анаморфного искусства, использующего искаженные сетки перспективы. Его наклонные анаморфные изображения представляют объекты, которые должны рассматриваться по углом, чтобы они выглядели неискаженными.

Некоторые известнейшие художники XX века активно использовали математику в искусстве. Пит Мондриан (1872-1944) - голландский художник, известный своими геометрическими абстракциями; несколько его работ изображают цветные блоки, разделенные черными линиями.

2. Общие темы в математическом искусстве

Темы, наиболее часто использующиеся в математическом изобразительном искусстве, включают в себя использование многогранников, тесселляций, лент Мебиуса, невозможных фигур, фракталов и искаженных перспектив. Отдельные работы часто включают в себя одновременно несколько тем. Каждая из этих тем приведена ниже с описанием и примерами использования.

2.1 Многогранники

Фигуры, полученные объединением правильных многогранников, можно встретить во многих работах Эшера.

Этот аспект данной картины является еще одним предметом восхищения математиков творчеством Эшера.

2.2 Невозможные фигуры

Невозможные фигуры - эти фигура, изображенная в перспективе таким способом, чтобы выглядеть на первый взгляд обычной фигурой. Однако при более внимательном рассмотрении зритель понимает, что такая фигура не может существовать в трехмерном пространстве.

На самом деле все невозможные фигуры могут существовать в реальном мире. Так, все объекты, нарисованные на бумаге, являются проекциями трёхмерных объектов, следовательно, можно создать такой трёхмерный объект, который при проецировании на плоскость будет выглядеть невозможным. При взгляде на такой объект из определённой точки он также будет выглядеть невозможным, но при обзоре с любой другой точки эффект невозможности будет теряться.

Наиболее известные невозможные фигуры: невозможный треугольник, бесконечная лестница и невозможный трезубец.

Направление в изобразительном искусстве, нацеленное на изображение невозможных фигур, называется имп-арт.

2.3 Лента Мебиуса

Позднее, поверхности минимальной энергии стали вдохновением для многих математических художников. Брент Коллинз, использует ленты Мебиуса и поверхности минимальной энергии, а также другие виды абстракций в скульптуре.

3.4 Искаженные и необычные перспективы

3. Золотое сечение в математике

В математике пропорцией (лат. proportio) называют равенство двух отношений: a:b = c:d

Отрезок прямой АВ можно разделить на две части следующими способами:

· на две равные части - АВ: АС = АВ: ВС;

· на две неравные части в любом отношении (такие части пропорции не образуют);

· таким образом, когда АВ: АС = АС: ВС.

Последнее и есть золотое деление или деление отрезка в крайнем и среднем отношении.

Золотое сечение - это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему a: b = b: c или с: b = b: а.

Практическое знакомство с золотым сечением начинают с деления отрезка прямой в золотой пропорции с помощью циркуля и линейки.

Из точки В восставляется перпендикуляр, равный половине АВ. Полученная точка С соединяется линией с точкой А. На полученной линии откладывается отрезок ВС, заканчивающийся точкой D. Отрезок AD переносится на прямую АВ. Полученная при этом точка Е делит отрезок АВ в соотношении золотой пропорции.

Отрезки золотой пропорции выражаются бесконечной иррациональной дробью AE = 0,618…, если АВ принять за единицу, ВЕ = 0,382… Для практических целей часто используют приближенные значения 0,62 и 0,38. Если отрезок АВ принять за 100 частей, то большая часть отрезка равна 62, а меньшая - 38 частям.

3.1 Золотое сечение в искусстве

В эпоху Возрождения золотое сечение было очень популярно среди художников, скульпторов и архитекторов. В большинстве живописных пейзажей линия горизонта делит полотно по высоте в отношении золотой пропорции, а при выборе размеров картин старались, чтобы отношение ширины к высоте тоже равнялось золотой пропорции.

Французский архитектор Ле Корбюзье нашел, что в рельефе из храма фараона Сети I в Абидосе и в рельефе, изображающем фараона Рамзеса, пропорции фигур соответствуют величинам золотого деления. Зодчий Хесира, изображенный на рельефе деревянной доски из гробницы его имени, держит в руках измерительные инструменты, в которых зафиксированы пропорции золотого деления.

Мастера Древней Греции, умевшие сознательно пользоваться золотой пропорцией, что, в сущности, весьма просто, умело применяли ее гармонические величины во всех видах искусства и достигли такого совершенства строения форм, выражающих их общественные идеалы, какое редко встречается в практике мирового искусства. Вся античная культура прошла под знаком золотой пропорции.

Знание законов золотого сечения или непрерывного деления, как его называют некоторые исследователи учения о пропорциях, помогают художнику творить осознанно и свободно. Используя закономерности золотого сечения, можно исследовать пропорциональную структуру любого художественного произведения, даже если оно создавалось на основе творческой интуиции. Эта сторона дела имеет немаловажное значение при изучении классического наследия и при искусствоведческом анализе произведений всех видов искусств.

Сейчас с уверенностью можно сказать, что золотая пропорция - это та основа формообразования, применение которой обеспечивает многообразие композиционных форм во всех видах искусства и дает основание создать научную теорию композиции и единую теорию пластических искусств.

Портрет Монны Лизы (Джоконды) долгие годы привлекает внимание исследователей, которые обнаружили, что композиция рисунка основана на золотых треугольниках, являющихся частями правильного звездчатого пятиугольника.

Также пропорция золотого сечения проявляется в картине Шишкина. На этой знаменитой картине И.И. Шишкина с очевидностью просматриваются мотивы золотого сечения. Ярко освещенная солнцем сосна (стоящая на первом плане) делит длину картины по золотому сечению. Справа от сосны - освещенный солнцем пригорок. Он делит по золотому сечению правую часть картины по горизонтали.

Живописуя рубище скитальца, Рембрандт показывает пройденный сыном тяжкий путь, словно рассказывая его словами. Можно долго рассматривать эту спину, сочувствуя страданиям заблудшего. Глубина пространства передаётся последовательным ослаблением светотеневых и цветовых контрастов, начиная от первого плана. Фактически она строится фигурами свидетелей сцены прощения, растворяющимися постепенно в полумраке.

Слепой отец положил руки на плечи сына в знак прощения. В этом жесте - вся мудрость жизни, боль и тоска за прожитые в тревоге годы и всепрощение. Главное в картине Рембрандт выделяет светом, сосредотачивая на нём наше внимание. Композиционный центр находится почти у края картины. Художник уравновешивает композицию фигурой старшего сына, стоящего справа. Размещение главного смыслового центра на одной трети расстояния по высоте соответствует закону золотого сечения, который с древних времён использовали художники, чтобы добиться наибольшей выразительности.

В конце XIX - начале XX вв. появилось немало чисто формалистических теории о применении золотого сечения в произведениях искусства и архитектуры. С развитием дизайна и технической эстетики действие закона золотого сечения распространилось на конструирование машин, мебели и т.д.

3.2 Золотое сечение в фотографии

4. Исследование

4.1 Предмет исследования

«Золотое сечение в одном из аспектов деятельности человека - фотографии.

1. Получить наиболее полное представление о применении математики в сфере деятельности человека

2. Рассмотреть применение золотого сечения в фотографии

3. Применить полученные знания на практике

1. Подбор литературы

2. Поиск информации по теме в интернете

3. Подбор иллюстраций и фотографий.

4. Проведение исследования по направлениям

· Существует ли закономерность золотого сечения?

· Золотое сечение в фотографии.

· Получение фотографий по правилу золотого сечения.

4.2 Результаты исследования

Я выявила такие правила золотого сечения для создания выразительных снимков:

1 правило-Расположение компонентов кадра в особых точках - зрительных центрах.

Таких точек - 4, и расположены они на расстоянии 3/8 и 5/8 от края фото.

Делим прямоугольник диагональю на 2 треугольника. Делим гипотенузу по золотому сечению так, чтобы меньший отрезок прилегал к меньшему острому углу. Точку деления соединяем с вершиной прямого угла второго треугольника. Получаем три треугольника.

4.3 Эксперименты

а) Увлекаетесь ли Вы фотографией?

б) Стремитесь ли вы получить выразительные снимки?

в) Пользуетесь ли Вы правилами золотого сечения при выборе композиции снимка?

2. В результате опроса я установила:

а) Из тридцати трёх опрошенных фотографировать любят все (телефон, фотоаппарат)

б) Про правила золотого сечения в фотографии, к сожалению, знают только три человека.

в) Все опрошенные хотели бы узнать об этих правилах и с успехом применять. Учащимся были предложены восемь фотографий пейзажа с различной композицией, две из которых были скомпонованы по правилу золотого сечения. Необходимо было выбрать самый красивый, выразительный снимок. В итоге фотографии, скомпонованные по золотому сечению, выбрали 25 из 33 человек.

4.4 Результаты эксперимента

Я установила:

1. Золотое сечение перекочевало в фотографию из живописи, и наряду с масштабированием и тональным построением кадра является одним из базовых в композиции.

2. При создании творческого снимка важно всё - выбор времени суток,

освещение, детали, умение разглядеть в обычном необычное, чётко продуманная композиция, тщательно выбранная точка съёмки. Применение правил золотого сечения помогут нам в создании творческого выразительного снимка.

Заключение

Настоящее искусство имеет свою теорию. Иногда эту теорию можно выразить в терминах математики, так как она тесно связана практически со всеми разновидностями современно искусства и искусства древних времен. Математическое изобразительное искусство процветает сегодня, и многие художники создают картины в стиле Эшера и в своем собственном стиле. Эти художники работают в различных направлениях, включая скульптуру, рисование на плоских и трехмерных поверхностях, литографию и компьютерную графику. А наиболее популярными темами математического искусства остаются многогранники, невозможные фигуры, ленты Мебиуса, искаженные системы перспективы.

Представленные мною материалы будут интересны многим учащимся и покажут математику с новой стороны, с которой они ее еще ни разу не видели.

Литература

5. Энциклопедический словарь юного математика - М., 1 989

11. Энциклопедический словарь юного математика

искусство математика золотой пропорция

Подобные документы

Понятие "золотое сечение" как пропорции, деления в крайнем и среднем отношении. Математические свойства сечения, его использование в музыке, архитектуре, искусстве. Пропорции тела человека. Исследование распространения "золотого сечения" в природе.

презентация [1,9 M], добавлен 27.02.2012

Определенное отношение длин отрезков. Сооружения, построенные в золотой пропорции. Основы симметрии и ассиметрии. Пропорции мужского тела и золотого сечения. Золотые пропорции в частях тела человека. "Золотое сечение" в математике, архитектуре, живописи.

презентация [290,4 K], добавлен 12.05.2011

Изучение принципа золотого сечения – высшего проявления структурного и функционального совершенства целого и его частей в искусстве, науке, технике и природе. Золотое сечение – гармоническая пропорция. Деление отрезка прямой. Динамические прямоугольники.

презентация [1,5 M], добавлен 14.12.2011

Понятие и история исследования золотого сечения. Особенности его отражения в математике, природе, архитектуре и живописи. Порядок и принципы построения, структура и сферы практического применения золотого сечения, математическое обоснование и значение.

реферат [584,7 K], добавлен 22.03.2015

Эстетический потенциал математического объекта. Использование золотого прямоугольника в живописи. Пропорциональный циркуль Дюрера. Золотое сечение и гармония в искусстве. Золотой ряд Фибоначчи. Использование орнаментальной и зеркальной симметрий.

курсовая работа [615,2 K], добавлен 11.09.2012

Определение золотого сечения и его роль в науке. Присутствие золотого сечения в окружающей жизни. Золотое сечение в расположении листьев на стебле и в пропорциях тела. Деление тела точкой пупа. Числа Фибоначчи, золотая пропорция и тело человека.

реферат [2,2 M], добавлен 09.04.2012

Основатели учения о золотом сечении. Самый "правильный" многогранник. Математическое пропорциональное содержание пентаграммы. Золотое сечение в архитектуре, в живописи и в живых организмах. Пропорции Покровского Собора на Красной площади в Москве.

Исторически, математика играла важную роль в изобразительном искусстве, в частности при изображении перспективы, подразумевающем реалистичное изображение трехмерной сцены на плоском холсте или листе бумаги. Каждая эпоха – будь то времена античной цивилизации, средние века, эпоха Возрождения или ХХ век – оставляет свой след, обогащает культуру новыми знаниями, но всегда животрепещущей, манящей своей глубиной остается проблема единства алгебры и гармонии красоты и пользы, формы и содержания.

Согласно современным взглядам, математика и изобразительное искусство очень удаленные друг от друга дисциплины, первая - аналитическая, вторая - эмоциональная. Математика не играет очевидной роли в большинстве работ современного искусства, и, фактически, многие художники редко или вообще никогда не используют даже перспективу. Однако есть много художников, у которых математика находится в центре внимания. Одним из них является Леонардо да Винчи. На искусство он смотрел не только глазами художника-творца, но и инженера, естествоиспытателя, математика, провозглашая, что достоверности нет в науках там, где нельзя приложить, ни одной из математических наук, и в том, что не имеет связи с математикой.

Все вышеперечисленные факторы и обусловили актуальность моего исследования.

Целью работы является изучение связи между искусством и математическими науками.

В соответствии с поставленной целью решались следующие основные задачи :

- определить связь математических и музыкальных наук;

- рассмотреть несколько геометрических законов, содержащихся в живописи (в частности композиции);

- понять важность математических законов и расчетов при построении архитектуры.

- обработка, анализ научных источников;

- анализ научной литературы, учебников и пособий по исследуемой проблеме.

Объект исследования – тесная связь искусства с математическими науками.

Математика в музыке

Первым ученым-математиком, отличившимся в музыкальной сфере, стал, несомненно, Пифагор. Великий ученый был не только математиком и философом, но и теоретиком музыки. Он занимался поисками музыкальной гармонии, поскольку верил в то, что такая музыка необходима для очищения души и врачевания тела и способна помочь разгадать любую тайну.

Однажды, проходя мимо кузницы, Пифагор случайно услышал, как удары молотов создают вполне определенное созвучие, и после этого занялся экспериментами, пытаясь найти соотношения между высотой тона и числами. С помощью чаши с водой и однострунной арфы он изучил взаимосвязь между уровнем воды и длиной струны и обнаружил, что половина длины струны поднимает ноту на одну октаву вверх. Восемь звуков — до, ре, ми, фа, соль, ля, си, до — древнейшая музыкальная гамма. В наши дни темперированная гамма включает в себя двенадцать нот, включая диезы и бемоли, но в основе ее лежит изобретение, за которое мы должны благодарить Пифагора. Существует предположение, что Пифагоров строй — его гамму — усовершенствовал Архит, но и в античной Греции, и в эпоху Возрождения гамму из восьми звуков называли Пифагоровой диатонической гаммой.

Именно благодаря трудам Пифагора математики обратили внимание на формальную сторону организации музыки – временную и частотную шкалы. С этого момента музыкальная и математическая науки пошли бок обок друг с другом. Более того, музыка начала развиваться именно благодаря математике. Однако, механизмы, воспроизводящие музыку по программе, появились раньше, чем механизмы-калькуляторы, поэтому можно назвать музыкантов самыми первыми программистами. Впрочем, и в письменном наследии древних культур, пожалуй, только нотные записи, как описание временного процесса, ближе всего к текстам программ. Как в партитурах, так и в текстах программ есть блоки, условия, циклы и метки, только не многие программисты и музыканты знают об этих параллелях. Но, помня об этом, уже нельзя удивляться тому, что инженеры заставляли воспроизводить мелодии самые первые ЭВМ. Правда музыканты не могли относить машинную музыку к настоящей, возможно потому, что в ней не было ничего, кроме мертвых звуков или плана. Да и сам машинный звук, воспроизводивший только один тон, был крайне далек от звучания акустических инструментов. Видимо поэтому следующим периодом в развитии музыкально-компьютерных технологий стали исследования и разработки методов синтеза звука.

Инженеры обратились к анализу спектров акустических инструментов и к алгоритмам синтеза электронных тембров. В начале расчет звуковых колебаний выполнялся центральным процессором и крайне редко в реальном времени. Поэтому на первых ЭВМ создание музыкального произведения было очень утомительным процессом. Надо было закодировать ноты и назначить тембры, затем запустить программу для расчета звуковой волны и подождать несколько часов, чтобы послушать результат. Если музыкант, а точнее программист-оператор, вносил какое-то изменение в партитуру-программу, то ему приходилось снова ждать несколько часов до прослушивания. Понятно, что такая музыкальная практика не могла быть массовой. Но исследователям феномена музыки хотелось пойти дальше, чем применение машины в виде электронной музыкальной шкатулки. Так возникло другое, вполне естественное направление в музыкальном использовании ЭВМ – порождение, генерация самого нотного текста.

Геометрия на службе у живописи

Геометрия есть познание всего сущего, поскольку приближает разум к истине

Своеобразие геометрии, выделяющее ее из других разделов математики, да и всех областей науки вообще, заключается в не разрывном, органическом соединении живого воображения со строгой логикой. В своей сущности и основе геометрия и есть про странственное воображение, пронизанное и организованное стро гой логикой, В ней всегда присутствуют эти два неразрывно свя занных элемента: наглядная картина и точная формулировка, стро гий логический вывод. Там, где нет одной из этих сторон, нет и подлинной геометрии.

Стоит лишь вспомнить классические творения архитектуры, на чиная с древнейших пирамид, как сразу становится очевидным, что геометрия в некотором смысле относится к искусству. Искусство лучше всего воспри нимать непосредственно. Тому способствуют гравюры М. К. Эсхера, они образуют своего рода художественно-геометрический фильм, дающий зрите лю редкую возможность увидеть геометрическое начало во многих явлениях природы и красоту — в чисто геометрических конструкциях и построениях.

Так что же от истинного искусства всегда присутствует в истинной геометрии? Словами выразить это затруднительно. Но вглядитесь внимательно в работы художника, прочтите в ней о вышедших в последние годы трудах, где так неожиданно и оригинально использованы геометрические идеи.

Перспектива как наука возникла в глубокой древности в связи с необходимостью изображать на плоскости предметы в трехмерном пространстве и развивалась в двух направлениях: в области науки (строительстве, технике) и в живописи. История свидетельствует, что египетские пирамиды и храмы, величайшие сооружения Древней Греции и Рима были построены по изображениям - прототипам современных чертежей. Начала геометрии, и в частности перспективы, можно встретить в трудах древнегреческих и римских ученых. Так, первоначальные сведения о построении изображений с применением перспективы обнаружены в работах древнегреческого ученого Эсхила (525-456 гг. до н.э.). Он был большим знатоком наблюдательной перспективы, в развитие которой внес значительный для того времени вклад.
Большое место построениям изображений в перспективе уделено в трактате "О геометрии" крупнейшего ученого, естествоиспытателя и мыслителя Древней Греции Демокрита (около 460-370 гг. до н. э.)

Известный древнегреческий ученый и математик Эвклид, живший за 300 лет до нашей эры, в своих сочинениях в разделе "Оптика" сформулировал впервые правила наблюдательной перспективы, а также вывел законы отражения лучей от плоских, вогнутых и выпуклых зеркал.
Способы построения перспективных изображений были изложены в трактате "Десять книг об архитектуре" древнегреческого ученого и архитектора Витрувия (конец I в. до н. э.). Без теоретических обоснований он изложил правила построения перспективных изображений, а также составления архитектурно-строительных чертежей, содержащих план и фасад зданий. Им были обобщены труды Эсхила, Демокрита и других древнегреческих ученых, внесших большой вклад в развитие наблюдательной перспективы.
Видимость предметов, передачу их объемной формы, цвета, освещенности и отражения на них преломленного света, образование теней рассмотрел известный древнегреческий астроном Птолемей (II в. н.э.) в своем сочинении по наблюдательной перспективе, состоящей из пяти книг. Однако теоретических положений и правил построения перспективных изображений он не вывел.

Закономерностями построения изображений окружающей действительности, близкой к зрительному восприятию, занимались и художники. Живопись древних времен не сохранилась, и неизвестно, какой она была в те далекие времена. Но высокое развитие архитектуры, скульптуры, дошедшей до наших дней, и труды древних ученых-математиков, писателей и философов дают основания предположить, что перспектива в творчестве художников занимала важное место.

Рассмотрим самый распространенный вид перспективы:

Линейная перспектива на горизонтальной и наклонной плоскостях имеет некоторые особенности, в отличие от изображений на вертикальной картине.

Симметрия и асимметрия

Еще одним фундаментальным понятием науки, которое наряду с понятием "гармонии" имеет отношение практически ко всем структурам природы, науки и искусства, является "симметрия".

Выдающийся математик Герман Вейль высоко оценил роль симметрии в современной науке:

"Симметрия, как бы широко или узко мы не понимали это слово, есть идея, с помощью которой человек пытался объяснить и создать порядок, красоту и совершенство".

Что же такое "симметрия"? Когда мы смотрим в зеркало, мы наблюдаем в нем свое отражение - это пример "зеркальной" симметрии. Зеркальное отражение - это пример так называемого "ортогонального" преобразования, изменяющего ориентацию.

К фундаментальным понятиям симметрии относятся плоскость симметрии, ось симметрии, центр симметрии . Плоскостью симметрии называется такая плоскость, которая делит фигуру на две зеркально равные части, расположенные друг относительно друга так, как предмет и его зеркальное отражение.

Осью симметрии называется такая прямая линия, вокруг которой симметричная фигура может быть повернута несколько раз таким образом, что каждый раз фигура "самосовмещается" сама с собой в пространстве. Число таких поворотов вокруг оси симметрии называется порядком оси.

Наконец, центром симметрии называется такая особая точка внутри фигуры, характеризующаяся тем, что любая проведенная через точку прямая по обе стороны от нее и на равных расстояниях встречает одинаковые (соответственные) точки фигуры. "Идеальным" примером такой фигуры является шар, центр которого и является его центром симметрии.

Симметрия широко встречается в объектах живой и неживой природы. Например, симметрия в химии отражается в геометрической конфигурации молекул. Так, например, молекула метана СH 4 обладает симметрией тетраэдра. Понятие "симметрии" является центральным при исследовании кристаллов. При этом симметрия внешних форм кристаллов определяется симметрией его атомного строения, которая обуславливает и симметрию физических свойств кристалла.

Особенно широко понятие "симметрии" применительно к физическим законам используется в современной физике. Если законы, устанавливающие соотношения между величинами или определяющие изменение этих величин со временем, не меняются при определенных операциях (преобразованиях), которым может быть подвергнута система, то говорят, что эти законы обладают симметрией (или инвариантны) относительно данных преобразований. Например, закон тяготения действует в любой точки пространства, то есть он является инвариантным по отношению переноса системы как целого в пространстве.

По мнению, ученого-энциклопедиста академика В.И. Вернадского, "симметрия . охватывает свойства всех полей, с которыми имеет дело физик и химик".

На явление симметрии в живой природе обратили внимание еще пифагорейцы в связи с развитием ими учения о гармонии. Установлено, что в природе наиболее распространены два вида симметрии - "зеркальная" и "лучевая" (или "радиальная") симметрии. "Зеркальной" симметрией обладает бабочка, листок или жук и часто такой вид симметрии называется "симметрией листка" или "билатеральной симметрией". К формам с лучевой симметрией относятся гриб, ромашка, сосновое дерево и часто такой вид симметрии называется "ромашко-грибной" симметрией.

Еще в 19-м веке исследования в этой области привели к заключению, что симметрия природных форм в значительной степени зависит от влияния сил земного тяготения, которое в каждой точке имеет симметрию конуса. В результате был найден следующий закон, которому подчиняются формы природных тел:

"Все то, что растет или движется по вертикали, то есть вверх или вниз относительно земной поверхности, подчиняется радиально-лучевой ("ромашко-грибной") симметрии. Все то, что растет и движется горизонтально или наклонно по отношению к земной поверхности, подчиняется билатеральной симметрии - "симметрии листка" (одна плоскость симметрии)".

Принцип "симметрии" широко используется в искусстве. Бордюры, используемые в архитектурных и скульптурных произведениях, орнаменты, используемы в прикладном искусстве, - все это примеры использования симметрии.

Художники разных эпох использовали симметричное построение картины. Симметричными были многие древние мозаики. Живописцы эпохи Возрождения часто строили свои композиции по законам симметрии. Такое построение позволяет достигнуть впечатления покоя, величественности, особой торжественности и значимости событий

В симметричной композиции люди или предметы расположены почти зеркально по отношению к центральной оси картины (ил. 62).

Симметрия в искусстве основана на реальной действительности, изобилующей симметрично устроенными формами. Например, симметрично устроены фигура человека, бабочка, снежинка и многое другое. Симметричные композиции - статичные (устойчивые), левая и правая половины уравновешены.

В современной науке интерес к симметрии и ее проявлениям во всевозможных областях природы, науки и искусства исключительно возрос и отражением этого интереса стало учреждение в 1989 г. Международного общества для междисциплинарного изучения симметрии (ISIS-Symmetry) , что "стало началом значительного интеллектуального движения".

Иоганн Кеплер говорил, что геометрия владеет двумя сокровищами: теоремой Пифагора и "Золотым сечением". О теореме Пифагора слышал каждый школьник, а о "Золотом сечении" - далеко не все .

Древнейшим литературным памятником, в котором встречается "Золотое сечение", являются "Начала" Евклида (3 в. до н. э.). Известно, что о золотом сечении знали Пифагор и его ученики (6 в. до н. э.). Как следствие многочисленных применений золотого сечения как в геометрии, так и в искусстве в эпоху Возрождения появилась книга "Божественная пропорция", а сам термин был введен Леонардо да Винчи в 15 веке. Пропорция золотого сечения лежит в основе многих творений Фидия, Тициана, Рафаэля и других.

Математика в архитектуре

Два основных архитектурных мотива не просто повторяются в разных храмах собора, но как бы развиваются по мере того, как взгляд зрителя обегает все сооружение. Перед нами в высшей степени талантливое решение проблемы симметрия – асимметрия. Очевидно, что без своей удивительной асимметрии собор Василия Блаженного немедленно утратил бы всю свою праздничную индивидуальность. По-видимому, невозможно заранее рассчитать столь удачное решение проблемы симметрия – асимметрия. Это подлинное искусство. Оно определяется талантом зодчего, его художественным вкусом, его пониманием прекрасного. Можно сказать, что как искусство архитектура начинается именно тогда, когда удается отыскать изящное, гармоничное и оригинальное соотношение между симметрией и асимметрией. Впрочем, в современном массовом строительстве однотипных жилых зданий вопрос о соотношении между симметрией и асимметрией, наверное роли не играет. В наше время эта проблема переходит в иную плоскость. Теперь она решается обычно не на уровне отдельного здания, а на уровне целого квартала или даже целого города. Раньше архитектурным ансамблем, обладающим индивидуальностью, являлось отдельное здание (храм, дворец, манеж и т. п.). Теперь же все чаще в роли архитектурного ансамбля выступает группа зданий, например квартал. Именно на этом уровне современные МГУ градостроители должны теперь решать проблему симметрия – асимметрия. Примером удачного решения этой проблемы в современных условиях может служить застройка стандартными зданиями Вернадского в Москве .

6. Художественная галерея № 110,Утрилло. Журнал.

7. Художественная галерея № 12, Дали. Журнал.

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Математика в искусстве В ХХ I веке распространено заблуждение, что математика и искусство – не сочетаемые понятия. На самом же деле эти понятия неразделимо связаны друг с другом

Математика в музыке Длины трех струн, дающих ноты до, ми, соль, которые составляют мажорный аккорд удовлетворяют арифметической пропорции

Линейная перспектива Линейная прямая перспектива - вид перспективы, рассчитанный на фиксированную точку зрения и предполагающий единую точку схода на линии горизонта

Симметрия и асимметрия Симметрия, как бы широко или узко мы не понимали это слово, есть идея, с помощью которой человек пытался объяснить и создать порядок, красоту и совершенство

Золотое сечение Принято считать, что понятие о золотом сечении ввел в научный обиход Пифагор, древнегреческий философ и математик (VI в. до н.э.)

Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Математика в искусстве. Презентация на заданную тему содержит 23 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

Вступление Наука и искусство- два основных начала в человеческой культуре, две дополняющие друг друга формы высшей творческой деятельности человека: даже в самой сердцевине науки есть капля искусства, а каждое искусство несет в себе частицу научной мудрости.

Вступление Исторически, математика играла важную роль в изобразительном искусстве, в частности при изображении перспективы. Согласно современным взглядам, математика и искусство- весьма отдаленные друг от друга дисциплины, первая- аналитическа, вторая- эмоциональная. Математика не играет очевидной роли в работах современных художников, во многих отсутствует та же перспектива в принципе, но есть и такие художники, у которых математика находится в центре внимания.

Платон Одной из частых тем математического искусства является использование многогранников, которые были изучены достаточно давно. Платон описал пять правильных многогранников, которые также иногда называются телами Платона. Однако открыты они были раньше Платона, и детали открытия правильных многогранников остаются загадкой. Платон соотносил эти тела с четырьмя элементами: огонь - тетраэдр, воздух - октаэдр, вода - икосаэдр, земля - куб. Далее, он писал, что существует пятая комбинация, которой Бог ограничил Мир, это додекаэдр.

Архимед Архимед описал 13 полуправильных многогранников. Так же как правильные многогранники называют Платоновыми, полуправильные многогранники называют архимедовыми. Записи Архимеда об этих многогранниках были утеряны вместе с фигурами многогранников. Они были открыты вновь лишь в эпоху Ренессанса, и описание всех 13 многогранников было впервые опубликовано в книге Иоганна Кеплера "Harmonices Mundi" в 1619 году, почти через две тысячи лет после смерти Архимеда.

М. К. Эшер В некотором роде этот голландский художник является отцом математического искусства. Математические идеи играют центральную роль в большинстве его картин за исключением лишь ранних работ. Большинство идей, часто используемых современными математическими художниками, были использованы Эшером, и его работы часто являются источником вдожновения для современных авторов.

Леонардо да Винчи Известен своими достижениями в качестве изобретателя и художника. В его записных книгах содержатся первые из известных примеров анаморфного искусства, использующего искаженные сетки перспективы. Его наклонные анаморфные изображения представляют объекты, которые должны рассматриваться по углом, чтобы они выглядели неискаженными.

Общие темы в математическом искусстве Многогранники Тесселляции Невозможные фигуры Лента Мебиуса Искаженные и необычные перспективы Фракталы

Вступление Понятие “архитектура” имеет несколько смыслов. Архитектура – древнейшая сфера человеческой деятельности и ее результ Архитектура зарождается вместе с человечеством, сопровождает его в историческом развитии. В ней отражаются мировоззрение, ценности, знания людей, живших в различные исторические эпохи. Прежде всего, архитектурные сооружения возводились для удобства жизни и деятельности человека. Они должны были служить его пользе. Но человеку свойственно еще и стремление к красоте, поэтому все, что он делает, он старается сделать красивым.

Вступление Тесная связь архитектуры и математики известна давно. В Древней Греции – геометрия считалась одним из разделов архитектуры. Современный архитектор должен быть знаком с различными соотношениями ритмических рядов, позволяющих сделать объект наиболее гармоничным и выразительным. Кроме того, он должен знать аналитическую геометрию и математический анализ, основы высшей алгебры и теории матриц, владеть методами математического моделирования и оптимизации. Не случайно при подготовке архитекторов за рубежом большое внимание уделяется математической подготовке и владению компьютером. Порой из-за недостаточного знания математики архитектору приходится делать немало лишней работы.

Как математика помогает добиться прочности сооружений. Прочность сооружения обеспечивается не только материалом, из которого оно создано, но и конструкцией, которая используется в качестве основы при его проектировании и строительстве. Прочность сооружения напрямую связана с той геометрической формой, которая является для него базовой. Самым прочным архитектурным сооружением с давних времен считаются египетские пирамиды. Именно эта геометрическая форма обеспечивает наибольшую устойчивость за счет большой площади основания. С другой стороны, форма пирамиды обеспечивает уменьшение массы по мере увеличения высоты над землей. Именно эти два свойства делают пирамиду устойчивой, а значит и прочной в условиях земного тяготения.

На смену пирамидам пришла стоечно-балочная система. С точки зрения геометрии она представляет собой многогранник, который получится, если мысленно на два вертикально стоящих прямоугольных параллелепипеда поставить еще один прямоугольный параллелепипед. Это одна из первых конструкций, которая стала использоваться при возведении зданий и представляет собой сооружения, которые состоят из вертикальных стоек и покрывающих их горизонтальных балок. Первым таким сооружением было культовое сооружение – дольмен. Оно состояло из двух вертикально поставленных камней, на которые был поставлен третий вертикальный камень. Кроме дольмена, до нас дошло еще одно сооружение, представляющее простейшую стоечно-балочную конструкцию – кромлех. Нужно заметить, что до сих пор стоечно-балочная конструкция является наиболее распространенной в строительстве. Большинство современных жилых домов в своей основе имеют именно стоечно-балочную конструкцию.

Красота математики

Прежде чем перейдем к основной теме статьи — живописи, расскажем, почему математика и искусство неразрывно связаны.

Правильный взгляд на математику открывает не только истину, но и безупречную красоту — холодную и суровую, лишенную вычурных уловок, — совершенство великого искусства

С чего все начиналось

Художники античности практически не прибегали к использованию перспективы. Вместо правильного изображения объектов на плоскости творцы выделяли более тематически значимые предметы и привлекали внимание к определенным фигурам.

Начиная с эпохи Возрождения, математика все больше затрагивала сферы изучения природы и искусства. С этим связана и заинтересованность художников точной наукой. Во-первых, они хотели добиться правильного размещения объектов на рисунке. Во-вторых, многие философы и деятели искусств верили, что математика — истинная суть мира, и все подчинено геометрическим законам.

Итальянский художник и архитектор эпохи Проторенессанса Джотто ди Бондоне был одним из первых, кто начал применять законы перспективы в работах.

Золотое сечение

Золотым сечением называют уникальную пропорцию красоты, которую используют для большей выразительности произведений искусства

Если говорить научным языком, то золотое сечение — это отношение между частями целого, при котором меньшее относится к большему так же, как и большее к целому.

Так как изобразить ноль графически нельзя, рисование начинается с квадрата со стороной 1.

Для более гармоничной композиции правило золотого сечения применяют в живописи, фотографии, дизайне, архитектуре, скульптуре и даже музыке. Пропорция позволяет выстроить объекты правильно с точки зрения эстетики.

В картинах

Леонардо да Винчи применял золотое сечение в своем творчестве наиболее часто. Также именно он продемонстрировал связь между человеческим телом и Божественной пропорцией.

Золотое сечение задает направление художникам, указывает, где должны располагаться первостепенные и второстепенные фигуры, помогает создать композицию. Но Архимедову спираль, которую мы продемонстрировали выше, можно наблюдать в картинах не всегда. Творцы пользуются и другими принципами сечения:

Узнать больше о золотом сечении и о том, как развивалась идея, можно из видео:

Фракталы

Фрактальные структуры — повторяющиеся части множества, обладающие свойством самоподобия.

Как и золотое сечение, фракталы часто встречаются в природе. Их можно увидеть в облаках, снежинках, кронах деревьев и растениях. В математике одним из самых распространенных примеров фрактала является кривая Коха, которая состоит из повторяющихся сегментов.

В произведениях живописи фракталы встречаются нечасто, по крайней мере, в математическом понимании. Скорее, создание некоторых элементов картин основано на фрактальных структурах, но в точности не повторяет их.

Мы рассказали об основных математических принципах, которые применялись и применяются в изобразительном искусстве. А о том, как эта точная наука повлияла на другие сферы творчества, вы узнаете из следующих статей цикла.

Читайте также: