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音乐背后的数学

来源:不详       更新时间:2011-9-9 9:34:42
 
比例混合、四季的循环以及大自然、宇宙的和谐。
  
  2、“三分损益法”定音阶
  
  定音阶的频率比就是要在1与2之间插入六个简单整数比:
  
  ,并使其中含有四度音及五度音。
  
  毕达哥拉斯通过单弦琴的实验,调整弦的长度成特定整数比,就能够产生全部的音阶,即毕达哥拉斯音律的频率比如下:
  
  事实上,毕达哥拉斯音律可以采用“三分损益法”(又叫“管子法”)。公元前4世纪,管子一书的地圆篇记载有此法。所谓“三分损益法”就是交互使用了“三分损一法”(即去掉三分之一的长)以及“三分益一法”(即将所剩在增加三分之一的长)。即为:由一个音出发,其频率为1,“三分损一法”就是1乘以(长度之比的倒数),“三分益一法”就是将乘以,如此交互相生,得到
  
  由小排到大就得到所谓的“五声音阶”
  
  再补上
  
  及第四音就得到毕达哥拉斯音阶(或叫七音音阶):
  
  二乐谱上的分数
  
  在乐谱中,我们可以找到拍号、单纯音符、附点音符等,莫不与分数息息相关。谱写乐曲要使音符适合于每音节的拍子数,这实质是分数求和的过程——在一个固定的拍子里,不同时值的音符必须使它凑成一个特定的节拍。
  
  在每一首乐曲的开头部分,我们总能看到一个分数,比如,或等,这些分数是用来表示不同拍子的符号,即拍号。其中分数的分子表示每小节中单位拍的数目,分母表示以几分音符为一拍。如,4/4表示以四分音符为一拍,每小节4拍。拍号一旦确定,那么每小节内的音符就要遵循由拍号所确定的拍数,这可以通过数学中的分数加法法则来检验。比如
  
  和
  
  就符合由拍号4/4和3/4分别所确定的拍数。因为
  
  1/2+1/4+1/4=4/4,1/2+1/8+1/8=3/4;
  
  而
  
  和
  
  不符合由拍号4/4和3/4分别所确定的拍数,因为
  
  1/16+1/2+(1/4+1/8)=15/16≠4/4,1/8+1/2=5/8≠3/4。
  
  这些看似简单的要求正是音乐作曲的基础。(刘卫锋、王尚志,2005:20)
  
  关于识读乐谱,《义务教育音乐课程标准》(实验稿)中3-6年级的教学目标提出:“结合所学歌曲认识音名、音符、休止符及一些常用记号。”并且在教学建议中提到“乐谱是记载音乐的符号,是学习音乐的基本工具。要求学生具有一定的识谱能力,有利于进行音乐表演和创造等教学活动。”因此,学生学习了一定的乐谱基础知识,那么其背后的数学也是能够引导学生领略到的。
  
  事实上,随着对数学与音乐关系之认识的不断加深,以数学计算代替作曲,已成为现代作曲家的一种创作方式。创作乐曲乃是将作曲的过程公式化,把音程、节奏、音色等素材都编成数码,然后按照需求发出指令,以计算器的功能进行选择,再将其结果编写成乐曲并演奏出来。除了上述数学与音律、乐谱的明显联系外,音乐还与指数、曲线、周期函数以及计算机科学等相关联。如今,在音乐理论、音乐作曲、音乐合成、电子音乐制作等等方面,都需要数学。在音乐界,有一些数学素养很好的音乐家为音乐的发展做出了重要的贡献。所以,对音乐表演和创造有爱好或特长的学生如果能学好数学,必然能更好地为从事音乐事业作预备。

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