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数形中的黄金分割

时间:2023-02-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:五角星美的核心是五条边相互分割成黄金比,如右上图中的F、G是AC的黄金分割比点。对黄金矩形依次舍去以矩形的宽为边长的正方形,可得到不断缩小的黄金矩形序列。则第一个月到第十二个月兔子的对数分别是1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,这个数列被称为斐波那契数列。在这个数列中,前一项与后一项的比值接近于0.618,而且当项数越接近于无穷大,它们的比值越接近于0.618。

(1)五角星图形 我国的国旗、国徽、军旗、军徽都采用了五角星图案(其他一些国家也如此)。而发现黄金矩形的毕达哥拉斯学派的会徽中也有一个五角形,每个会员都会佩戴一个五角星标记的徽章。正五角星图形到底具有哪些美感呢?

有人认为五角星的形成来自于对金星的崇拜,大自然中也常见这类图形(如五角星形的花),既有美妙的对称也有扣人心弦的变化。

五角形中的黄金分割

将圆周分成五等份,依次隔一个分点相连,则可一笔画成一个图形,即正五角星形,如右上图。首先,在连接的过程中图形形成的奇妙(奇异之美)就使人感到惊异;其次,图形又具有明显的对称性(对称之美)!五角星美的核心是五条边相互分割成黄金比,如右上图中的F、G是AC的黄金分割比点。这是一种最匀称的比,是给人产生美的原动力。因此,五角星形才具有如此巨大的魅力,成为世人所喜爱的图形。

(2)黄金图形 请看下面几种黄金图形。

黄金矩形:宽与长之比为黄金分割数的矩形。对黄金矩形依次舍去以矩形的宽为边长的正方形,可得到不断缩小的黄金矩形序列。

黄金三角形:分两类,第一类是底与一腰之比为黄金分割数的三角形,如图1左边的△ABC,△BCD,△DEC……组成不断缩小的三角形序列;第二类是一腰与底之比是黄金分割数的三角形,如图1右边的△ABC,△DAB,△FBD ……也组成不断缩小的黄金三角形序列,前述的埃及胡夫金字塔,其正投影即为此类黄金三角形。

黄金矩形

图1 黄金三角形

这些黄金图形看起来赏心悦目,是同类图形中最和谐、优美的。

(3)斐波那契数列

13世纪意大利数学家斐波那契在他的《算盘全书》中提出了一道著名的兔子繁殖问题,使黄金分割大放异彩。

问题是这样的:一对兔子每一个月可以生一对小兔,而所生下的每一对小兔在出生后第三个月也都生下一对小兔,那么,从刚出生的一对小兔算起,满一年可以繁殖多少对兔子?

则第一个月到第十二个月兔子的对数分别是1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,这个数列被称为斐波那契数列。这个数列的一个特点是从第3项开始,每一项等于它前面的两项之和。

在这个数列中,前一项与后一项的比值接近于0.618,而且当项数越接近于无穷大,它们的比值越接近于0.618。

斐波那契数列是一个非常有趣、实用而且有名的数列。在电影《达·芬奇密码》中,雅克·索尼埃尸体旁的地板上留下了一串数字:13—3—2—21—1—1—8—5。

雅克·索尼埃的孙女意识到这是祖父向她传达的信息,她将这串数字按从小到大的顺序排列,就成为:1—1—2—3—5—8—13—21。

这串数字来自斐波那契数列,后来,在开启雅克·索尼埃的银行保险柜时,试输的许多密码都不正确,而最后能够打开保险柜的密码便是它——1123581321。

斐波那契数列还有许多有趣的地方,小朋友们,当你的知识更丰富的时候,再来研究这奇妙的数列吧!

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