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《数学文化》之黄金分割


1,2 ,3 ,5 ,8 ,13, 11 235 8
的极限为黄金比的倒数
2 5 1 1.618 5 -1 2
称其为第二黄金比,既有
lim Fn1 2 1.618
F n n
5 -1
斐波那契(L.Fibonacci,1175-1250年)生于意大利的 比萨,他小时候对算数很感兴趣。后来,父亲带他出国旅行, 到埃及、叙利亚、希腊、西西里和普罗旺斯等国,这使他又 接触到东方许多国家的数学。斐波那契确信印度与阿拉伯计 算方法在实用上的优越性。1202年,回到家里不久,他发表 了著名的《算盘书》。
3、为什么秋季是结婚“旺季”? 从黄金分割率来看,结婚的最佳季节是一年12个 月的0.618处,大约在7月底至8月底。研究表明,秋季 是人的免疫力最佳的黄金季节,此时人体血液中淋巴 细胞最多,能生成大量抵抗各种微生物的淋巴因子。 4、快乐的脑电波 二十世纪二十年代,科学家首次发现人脑的电振 荡现象,许多生理学家相继发现:当人们精神愉快时, 人脑电波频率下限与上限之比恰好是黄金比值。如果 这时参加考试或者竞技更能发挥出水平。 由此得到启示:美学中的0.618还与人的生理和心 理机制存在某种神奇的对应关系。
一个数列,如果前两项 是1,从第三项起每项都等 于前两项的和,这个数列就 称为斐波那契数列;即
1,1,2,3,5,8,13,21,……
FnF1
F2 式
aa 1n
a, an1

d
,
n

2,3,4
Fn
1 5
这一现象几个世纪前已经被人们注意到,此后曾 被广泛研究,但真正令人满意的解释直到1993年才给 出。这种解释是:这是植物生长的动力学特性造成的, 相邻器官原基之间的夹角是黄金角——137.507 76°, 这使种子的堆积效率达到最高。
黄金数给人的这种舒适之感被应用到生活的各个 角落,最为巧合的是0.618与大自然的诸多契合令人难 以置信。
有人比喻说,“有关斐 波那契数列的论文,甚至 比斐波那契的兔子增长得 还快”,以致1963年成立 了斐波那契协会,还出版
这一问题派生出广泛的应用, 了《斐波那契季刊》。
从而突然活跃起来,成为热
门的研究课题。
斐波那契数列中的任一个数,都叫斐波那契数。 斐波那契数是大自然的一个基本模式,它出现在 许多场合。例:
3、向日葵花盘内葵花籽排列的螺线数
向日葵花盘内,种子是按对数螺线排列的, 有顺时针和逆时针转的两组对数螺线,两组螺线 的条数往往成相继的两个斐波那契数,一般是34 和55,大向日葵是89和144,人们还曾发现过一个 更大的向日葵,有144和233条螺线,它们都是相 继的两个斐波那契数。
此外,松果种子的排列、菜花表面排列的螺线数也有类似的规律。
1、养生 生命在于运动,动而不衰;可又有人说,生命在 于静养,静养得以长寿。从辩证观点看,动和静是一 个0.618比例关系。大致四分动,六分静才是最佳的养 生之法。饮食专家分析后还发现,饭吃六七成饱的人 几乎不生胃病,摄入的饮食以六分粗粮、四分精食最 为适宜。 2、黄金温度 人在温度为22°C~24°C时感到最适宜。这是因为 人的正常体温37°C与0.618的乘积为22.8°C。在这一 温度中,新陈代谢、生理节奏和功能均处于最佳状态。
黄金分割
主讲:唐镆涵
1 2 3 5 8 13 21 34 55 + 89
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CONTENTS
1 兔子问题 2 斐波那契数列及其推广 3 黄金矩形 4 黄金分割及其应用 5 优选法
1202年,意大利数学家斐波那契在《算盘书》中收录了一 个有趣的民间数学问题——兔子问题,叙述如下:
假设有一对幼生兔子,要一个月才到成熟期,而一对成熟 兔子每个月会生一对兔子,一雌一雄,且所有的兔子都不病不 死,那么由一对幼生兔子开始,到第12个月会有多少对兔子呢?
斐波那契的才能受到弗里德里希二世的重视,因而被邀 请到宫廷参加数学竞赛。他曾向官吏和市民讲授计算方法。
他的最重要的成果在不定分析和数论方面,除了《算盘 书》外,保存下来的还有《实用几何》等四部著作。
斐波那契1202年在《算
盘书》中从兔子问题得到斐 波那契数列之后,并没有进 一步探讨此数列,且在19世 纪初以前,也没有人认真研 究过它。没想到过了几百年 之后,19世纪末和20世纪,
万寿菊:13个花瓣
2、树杈的数目
由于新生的枝条,往往 需要一段“休息”时间, 供自身生长,而后才能萌 发新枝。所以,一株树苗 在一段间隔,例如一年, 以后长出一条新枝;第二 年新枝“休息”,老枝依 旧萌发;此后,老枝与 “休息”过一年的枝同时 萌发,当年生的新枝则次 年“休息”。这样,一株 树木各个年份的枝桠数, 便构成斐波那契数列。这 个规律,就是生物学上著 名的“鲁德维格定律”。
1、花瓣数中的斐波那契数
大多数植物的花,其花瓣数都恰是斐波那契 数。例如,兰花有3个花瓣,蝴蝶兰、洋紫荆、毛 茛属的植物有5个花瓣,翠雀属植物有8个花瓣, 万寿菊属植物有13个花瓣,紫菀属植物有21个花 瓣,雏菊属植物有34、55或89个花瓣。
兰花: 3个花瓣
黄婵 蝴蝶兰 洋紫荆 毛茛属: 5个花瓣
月份
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
大兔对数 0 1 1 2 3 小兔对数 1 0 1 1 2 兔子对数 1 1 2 3 5
5 8 13 21 34 55 89 3 5 8 13 21 34 55 8 13 21 34 55 89 144
规律: 1、每个月的小兔子数等于上个月的大兔子数; 2、每个月的大兔子数等于上个月的大兔子数加小兔子数; 3、每个月的大兔子数都等于上个月的大兔子数和再前一个月 大兔子数之和。
1 2
5
n
- 1-2
5
n

1,1,2,3,5,8,13,21,
1,1 ,2 ,3,5,8 ,,Fn-1 ,Fn
1 2 3 5 8 13
Fn Fn1
5 -1 0.618 黄金比 2
斐波那契数列的后项除以前项做成的分数数列
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