吳國平:數學美,你沒理由不愛。
很多人認為數學是上帝的語言,人類發(fā)現(xiàn)了這種語言并且使用了它。生命體的完美及其復雜性的背后,都象征著一些數學關系。 如下面這幅圖,植物以某種線性變化生長著: 如海螺身上完美的曲線: 如蒙娜麗莎的微笑,整個畫面格局呈現(xiàn)一種數學美: 這些紛繁美麗的背后蘊含著什么樣的秘密?是什么樣數學鑰匙打開了這個自然界的秘密?打開我們的手掌,手生五指,五指三節(jié)。留意我們身邊花朵你會發(fā)現(xiàn),花瓣數量要么就是3、5、8、13等數字,而其他數目花瓣的花朵則很少見。那么這些花瓣背后數字秘密是什么? 我們一起來看這組數列1,1,2,3,5,8,13,21,34……從第3項起每項為前兩項之和。我們稱之為斐波納契數列。 在美學和數學里面有兩個非常重要的概念,就是黃金比和黃金數。我們知道黃金數等于1.6180339887……,通常用Φ表示。它的倒數恰好等于它的小數部分,也即1/Φ=Φ-1,有時這個倒數也被稱為黃金比,等于0.618……。 那么黃金數或黃金比和斐波納契數有什么關系呢? 我們把斐波納契數列中相鄰的兩個數相除,得到的結果都近似等于Φ,當取斐波納契數列中數值越大,則它們的比值越接近Φ,當取值接近無窮大時,其比值就等于Φ。所以斐波納契數與黃金數是密切聯(lián)系在一起的。下面我們把斐波納契數列畫成圖形會怎么樣?一起來試試。繪制你的第一條斐波那契螺旋線 大家準備好一些白紙和一只鉛筆、圓規(guī)等作圖工具: 第一步:拿出一張白紙和一只鉛筆,畫出兩條長度為至少13個單元格的平行線。一條線在另一條線的上面,它們分別是長方形的上下兩條邊。 第二步:然后連接兩條邊的左端點,再連接兩條邊的右端點,一個長方形就出來了。 第三步:接著請作出一個邊長為8個單元格的正方 形,如下圖。 第四步:在正方形的左側貼著長方形的底邊作出一個邊長為5個單元格的正方形,如下圖。 第五步:接著按照下圖再分別做一個邊長為3個單元格和邊長為2個單元 格的正方形,最后作出兩個邊長為1個單元格的正方形,如下圖。
最后在每個正方形內畫出圓弧,順次連接起來作出一條和下圖一樣的螺旋線,大功告成。(為了方便大家更清楚,我把圖形放大,以兩格為一個單位) 有電腦作圖技巧同學可以設計更加漂亮的螺旋線。 這樣的螺旋線我們就稱之為斐波那契螺旋線(也叫黃金螺旋線)。 斐波那契螺旋線,是根據斐波那契數列畫出來的螺旋曲線,自然界中存在許多斐波那契螺旋線的圖案,是自然界最完美的經典黃金比例。斐波那契螺旋線,以斐波那契數為邊的正方形拼成的長方形,然后在正方形里面畫一個90度的扇形,連起來的弧線就是斐波那契螺旋線。一起來看看: 最佳貓眼 如何甩出最佳水花 走上去如彈鋼琴般的樓梯 最佳攝影位置 生活不缺少美,缺少發(fā)現(xiàn)。數學很美,它的美不應被繁雜數學題所替代、打散。 |
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