
虚数i*i*i=-i 也就是i*e^(ipi)
自从去年家里装修完之后,我们在厨房装了一台电视,平时吃饭时会随便看看一些视频。大约两个月前的一天中午,我从学校接弟弟回家吃饭,无意间发现了一个叫 Alan Becker 的动画视频系列——“Animation vs.”,是 YouTube 上的一个非常有创意的系列。他最出名的作品之一就是《Animation vs Math》。
Alan Becker 的这些视频通常用一群小人(也有人叫他们“小黄人”、小橙色、火柴人)在电脑屏幕上互动的方式,讲述一个个富有创意、又带有教育意义的故事。虽然整个系列几乎没有一句对白,但却通过画面和动作把复杂的知识点讲得既直观又有趣。
我最喜欢的四个视频是《Animation vs Math》、《Animation vs Coding》、《Animation vs Physics》和《Animation vs Geometry》。每一集不仅让人捧腹大笑,还让人对背后的知识产生兴趣。比如在《Animation vs Math》中,小人们在坐标系、函数图像之间跳跃和作战,看得人不知不觉就理解了各种数学概念。而《Animation vs Coding》则展示了编程的魔法,小人甚至“黑进”了主人的电脑,自己写代码!《Animation vs Physics》里,小人们挑战了牛顿定律、重力和能量守恒,用夸张但合理的方式演绎了物理知识。
《Animation vs Geometry》则是另一个令人惊喜的作品。视频里,小人们与各种几何图形互动,有时被三角形包围,有时从正多边形中逃脱,有时又在空间几何中穿梭。通过他们的“冒险”,我对角度、面积、对称和旋转等概念有了更加立体的理解。这些原本在课堂上觉得枯燥的几何知识,突然变得生动起来。
现在每次吃饭的时候,我和弟弟都会打开一集,一边看一边讨论背后的知识点。他有时候还会模仿小人画画、写代码,看得津津有味。比起传统的教学方式,这种寓教于乐的视频真的非常适合启发孩子的兴趣,也让我重新发现了学习的乐趣。
Alan Becker 的动画视频在 YouTube 上非常火,常常能获得数百万甚至上亿的浏览量。很多 UP 主还会专门制作 Reaction(观看反应)视频,一边观看一边讲解其中的知识点,让观众能更深入地理解动画背后的内容。
我真心希望 Alan Becker 能继续制作这个系列的视频。他的作品不仅有趣,还兼具知识性和创意性,每一集都能带来惊喜。我还特地去看了一下他的 YouTube 主页,发现他有自己的网站和线上小店,里面出售一些周边商品和纪念品,比如角色贴纸、T 恤、鼠标垫等等。通过这些方式,粉丝们也能支持他继续创作。
如果我在初高中时就能看到这样的动画视频,可能我的学习态度和兴趣都会大不一样,说不定我也不会变成所谓的“学渣”。Alan Becker 的这些作品用轻松有趣的方式,把复杂的知识讲得通俗易懂、引人入胜。我相信,这样的内容一定能激励无数学生,让他们重新发现学习的乐趣,也让知识变得真正“活”起来。
这些视频的背景BGM音乐也非常出色,节奏紧凑、氛围感强,不仅很好地配合了剧情发展,还增强了观众的代入感。每当剧情进入高潮或角色展开大战时,音乐的节奏也随之加快,让人不自觉屏住呼吸、全神贯注。可以说,音乐和动画配合得天衣无缝,是整个系列成功的重要一环。
Alan Becker 的 Animation 系列动画教学视频
Alan Becker 在油管的频道有3000万+粉丝。
Animation vs Math 数学
这是我最喜欢的视频之一。它是在一年前上传的,如今已经有超过 8000 万的播放量。视频的开头从数学中最基础的常量“1”出发,接着逐步引入加减乘除等基本运算,再到实数与虚数,最后主角“-1”展开了一场围绕著名公式
的激烈格斗故事。
整个视频既紧凑又富有张力,把一个高度抽象的数学公式,用动画的方式生动演绎出来。观众不需要具备高深的数学背景,也能感受到其中的逻辑美和力量感。尤其是当角色“i”(虚数单位)和“π”共同施展出终极公式的那一刻,既震撼又令人忍俊不禁。
这也是 Alan Becker 的动画魅力所在:用可视化的手法,把严肃甚至有些晦涩的知识,变成一个个有趣的、像电子游戏一样的冒险故事。对我来说,看完这部视频后,对欧拉公式产生了浓厚的兴趣,后来还专门去查资料,才知道这个等式被称为“数学中的诗”。
哥哥弟弟也很喜欢这一集,他虽然年纪还小,看不懂太多公式,但他能理解角色之间的战斗与变化,这就足够吸引他了。我们甚至还尝试用积木和纸画重现其中的几幕场景,边玩边学,乐在其中。
哥哥也很喜欢数学,平时在学校数学成绩是班上最好的,希望这个视频能启蒙到他。
我最喜欢的一幕就是当
化身为 Transformer 形态,用手上的 “limit” 装置接住了小黄人化身的
这一幕不仅视觉上震撼,也充满了数学梗的巧思。将抽象的公式和极限概念具象化成角色之间的对抗和救援,真的是把“知识即力量”演绎到了极致。
很享受这种知识划过脑却不留痕迹的感觉。
数学知识
0:07 最简单的入门方式——1 是第一个自然数,这是公理化的(尽管在一些数学分析教材中,他们首先指出 0 是自然数)。
0:13 等式——数学课上学习的两个对象之间的第一个关系。
0:19 加法——四种基本算术运算中的第一个。
0:27 重复 1 的加法,这是我们在集合论中定义其余自然数的方式;也是乘法的铺垫。
0:49 与 1 以外的数字进行加法,这可以用我们已知的 1 加法来定义。(省略证明)
1:23 减法——四种基本算术运算中的第二个。
1:34 我们的第一个负数!它也可以表示为
,这是将
的泰勒级数的定义域扩展到复数的结果。
1:49
乘以 i,这打开了一扇通往……虚数世界的大门?这也暗示了小黄人实际上存在于实数世界。TSC 现在如何再次得出这个量?
2:12 重复减 1,类似于对自然数的操作。
2:16 负数乘以负数得正数。
2:24 乘法,以及通过重复加法或任何运算对其进行的解释。
2:27 乘法的交换律,以及 12 的因数。
2:35 除法,最后的算术运算;也很好地展示了 – 和 / 之间的关系,就像 + 和 x 之间的关系一样!
2:37 除法就是计算重复减法的次数,直到零。
2:49 除以零,以及为什么它没有意义。令人惊讶的是,TSC 没有用这个来制造一个黑洞。
3:04 指数运算是重复的乘法。
3:15 高阶指数如何对应几何维度。
3:29 任何非零的零次方都是1。
3:31 负指数!以及它与分数和除法的关系。
3:37 分数指数和平方根!我们越来越接近了……
3:43 无理数(例如 sqrt(2))的小数展开是不规则的。(我避免使用“无穷大”这个词,因为从技术上讲,每个实数的小数展开都是无穷大的……)
3:49 sqrt(-1) 给出虚数 i,它首先由性质 i^2 = -1 定义。
3:57 复数的加法和乘法是根据我们已知的原理进行的。
4:00 i^3 等于 -i,这当然会得到 i*e^(i*pi)!
4:14 参考 3:49
4:16 欧拉公式 x = pi!这个公式可以通过重新排列 e^x 的泰勒级数来表示。
4:20 小细节:被负号击中会改变 TSC 的方向,这又一次暗示了复平面!
4:22 e^(i*pi) 到 e^0 对应于复平面上沿单位圆的运动。
4:44 +1/-1 的“剑”相互碰撞,发出“0”个火花。
4:49 -4 的剑击中 +1 的剑,变为 -3,等等。
4:53 2+2 的弩射出 4 支箭。
4:55 4 支箭击中除号,与 pi 对齐,得到 e^(i*pi/4),使其沿单位圆旋转 pi/4 弧度。
5:06 TSC 通过乘以 i 来推动自己,围绕单位圆旋转 π 弧度。
5:18 TSC 终于发现了复平面!5:21 虚轴;5:28 实轴。
5:33 最简单的单位圆。
5:38 圆中的 2*π 弧度。
5:46 弧度的定义——单位圆中跨越长度为 1 的弧度的夹角。
5:58 r*theta——半径为 r 的圆中,夹角为 theta 的圆弧长度公式。
6:34 对于单位圆来说,theta / r 就是角度。
6:38 圆周的一半正好是 π 弧度。
6:49 正弦函数和余弦函数如何与绕单位圆逆时针旋转相关——sin(x) 等于 y 坐标,cos(x) 等于 x 坐标。
7:09 旋转 sin(x) 可以直观地看到 sin(x) 和 cos(x) 之间的位移。
7:18 参考 4:16
7:28 将指数改变为 π 的倍数,使其向各个方向移动。
7:34 一个新形式!?e^x 的泰勒级数,其中 x=i*π。现在它有无限的弹药了!?同样,弹药将每个项的十进制展开式作为其弹道标记。
7:49 面积为 pi r^2,高为 8 的圆柱体的体积。
7:53 给读者的练习(哈哈)
8:03 参考 4:20
8:25 关于 e^(ix) 的 cos(x) 和 sin(x)
8:33 很遗憾,这部分我看不懂……TSC 创建了一个“函数”枪 f(x) = 9tan(pi*x),这样朝 e^(i*pi) 射击会得到 f(e^(i*pi))= f(-1) = 0。
9:03 参考 5:06
9:38 “函数”枪现在在无穷远处“求值”,通过每次增加一个维度来扩展实空间(它是一个向量空间),即实空间的跨度扩展为 R^2、R^3 等。
9:48 log((1-i)/(1+i)) = -i*pi/2,乘以 2i^2 = -2 再次得到 i*pi。
9:58 通过缩短间隔并取极限来阻挡“无穷大”光束,这并非黎曼积分的精确定义,但足够接近了。
油管视频:Animation vs Math
Animation vs Coding 编程
编程这一集我看得最懂了,也很有意思,特别是当中那个原子弹的Python程序,就是无限递归/Recursion内存爆炸。
def nuke(n):
a = []
for i in range(10):
if n > 1:
a.append(nuke(n - 1))
else:
a.append(i)
return a
print(nuke(10))
还有就是Python里调用Turtle包进行海龟作图(这可是我学编程的第一个编程语言)也相当有创意。
0:18 未定义 – 计算机不知道这是什么,就是这样
0:34 print() 将内容打印到终端
0:42 重新运行代码
0:52 变量
1:00 运算(* 表示乘法,/ 表示除法)
1:05 向下取整除法(删除小数)
1:10 字符串本质上就是可以使用的文本
1:23 不能将数字和字符串一起使用
1:27 让你专注于一个特定的字符串/变量/数字
1:32 对象中的项目数(在本例中为 7,因为 string7 有 7 个字符)
1:38 代码语法错误
1:45 b 本质上是 a 中的字符(所以 a[5] 应该是 g,而不是 n,因为它从 0 开始)
1:48 重复代码数字/字符串长度
2:00 基本上会一直运行,因为它基本上告诉计算机“当 true 为真时”
2:02 大写显然
2:09 如果你在执行 while、if 或 for 之类的循环,需要将循环内部运行的代码推送进去,这样计算机才能知道你想要循环的代码。
2:16 循环内部的代码不是在 a 可打印的情况下运行,因为 a 可打印,所以它不能运行。
2:23 循环内部的代码在 if 不可打印的情况下运行。
2:32 字符串列表,本例中的 * 表示将所有字符串都考虑在内。
2:40 海龟本质上就是一支铅笔,我们在这里定义了海龟(所以我们可以直接写 t),然后 import 函数会从库中导入内容(库中有内置库)。
2:41 400 表示它在方向上移动的增量。
2:52 改变海龟移动的速度。
2:55 左右移动使海龟转向。
3:03 循环海龟的移动。
3:17 pensize 表示线条的面积。
3:32 这实际上是停止海龟的方法。哈哈
3:44 matplotlib 是一个绘图库(它显然可以让你访问图表和图形),numpy 允许你使用三维数组
3:44 插入绘图然后使其显示
3:58 获取一个随机的三维整数
4:20 绘图标题,太棒了
4:29 函数,让你在运行函数名称时运行这组代码
4:41 pygame 是一个令人惊讶的库,可以让你制作游戏!while true 循环用于检查用户是否关闭了窗口/选项卡
4:44 窗口的基本 pygame 代码
4:57 允许你通过按下某些键来移动对象
5:21 圆圈朝黄色的位置移动,向前移动时加速,向后移动时减速(谢谢 xTI0)
6:22 不要这样做。核函数中的数字表示列表嵌套的次数,所以 10 基本上就是递归地嵌套 10 次,非常卡顿
6:35 # 让你直接输入文本,非常适合解释你的代码是如何工作的
7:36 他真的在写一个 AI 代码
7:50 神经网络正在接受训练
快速提示:还记得最后提到这是 Python 吗?还有其他编程语言用于不同的目的,我想这很明显,但为了以防万一,一些流行的编程语言是 C、HTML、JavaScript 等等!
油管视频:Animation vs Coding
Animation vs Physics 物理
《Animation vs Physics》这一集的后半段内容变得相当深奥,涉及到了相对论、黑洞等高阶物理概念。我目前的理解还停留在初高中学过的一些基础知识,比如牛顿的第二定律
、动能定理、还有爱因斯坦著名的能量公式
。
虽然看不太懂后面的部分,但前半段关于力、加速度、重力等基础物理的呈现还是非常有趣的。角色们像在玩一场“现实模拟游戏”,各种物理定律在他们的世界里都有了视觉化的呈现,哪怕是没怎么学过物理的人也能看得津津有味。
0:19 加速度和速度
1:18 质量
3:07 势能
4:17 重力
4:38 米/秒
5:55 以更高的速度围绕行星运行
6:00 以米/秒为单位的速率增加
6:12 围绕其他行星的速度将随机倍增
基于其大小
6:40 围绕恒星的速度将根据其大小而倍增
7:05 是β的1%
7:21 磁场和引力
7:40 磁场环
7:48 制作磁场火箭
8:18 火箭速度因磁场火箭而加快
8:33 观察星系、星系系统和其他
9:14 黑洞
9:30 关于黑洞的事实
10:03 黑洞内部
油管视频:Animation vs Physics
Animation vs Physics 几何
说到几何,它是数学的另一个重要分支,其中最著名的“主角”之一就是黄金分割。黄金分割不仅在几何中占有一席之地,还常被视为“数学之美”的代表。比如大家熟悉的斐波那契数列,就和黄金分割密切相关——随着数列不断增长,相邻两项的比例会越来越接近黄金比例。
黄金分割的魅力不仅仅体现在数学里,在自然界、艺术、建筑甚至音乐中都有它的身影。像贝壳的螺旋、向日葵的花盘、古希腊神庙的比例,甚至名画《蒙娜丽莎》的构图,都被认为与黄金分割有关。
Alan Becker 在《Animation vs Geometry》中也通过角色与几何图形的互动,让我们直观地看到了这些数学背后的和谐与美感。通过一场看似搞笑却充满巧思的冒险,观众不仅被娱乐到了,也潜移默化地接触到了黄金分割等几何概念。
油管视频:Animation vs Geometry
油管视频 / Youtube Video
英文:Animation Youtube Videos from Alan Becker
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