黃金分割

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

對于“黃金分割”大家應(yīng)該都不陌生吧!

由于公元前6世紀(jì)古希臘的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派研究過正五邊形和正十邊形的作圖,因此現(xiàn)代數(shù)學(xué)家們推斷當(dāng)時(shí)畢達(dá)哥拉斯學(xué)派已經(jīng)觸及甚至掌握了黃金分割。 公元前4世紀(jì),古希臘數(shù)學(xué)家歐多克索斯第一個(gè)系統(tǒng)研究了這一問題,并建立起比例理論。

公元前300年前后歐幾里得撰寫《幾何原本》時(shí)吸收了歐多克索斯的研究成果,進(jìn)一步系統(tǒng)論述了黃金分割,成為最早的有關(guān)黃金分割的論著。 中世紀(jì)后,黃金分割被披上神秘的外衣,意大利數(shù)家帕喬利稱中末比為神圣比例,并專門為此著書立說。德國天文學(xué)家開普勒稱黃金分割為神圣分割。 到19世紀(jì)黃金分割這一名稱才逐漸通行。黃金分割數(shù)有許多有趣的性質(zhì),人類對它的實(shí)際應(yīng)用也很廣泛。最著名的例子是優(yōu)選學(xué)中的黃金分割法或0.618法,是由美國數(shù)學(xué)家基弗于1953年首先提出的,70年代在中國推廣。

也許,0.618在科學(xué)藝術(shù)上的表現(xiàn)我們已了解了很多,但是,你有沒有聽說過,0.618還與炮火連天、硝煙彌漫、血肉橫飛的慘烈、殘酷的戰(zhàn)場也有著不解之緣,在軍事上也顯示出它巨大而神秘的力量?一代梟雄的的拿破侖大帝可能怎么也不會(huì)想到,他的命運(yùn)會(huì)與0.618緊緊地聯(lián)系在一起。1812年6月,正是莫斯科一年中氣候最為涼爽宜人的夏季,在未能消滅俄軍有生力量的博羅金諾戰(zhàn)役后,拿破侖于此時(shí)率領(lǐng)著他的大軍進(jìn)入了莫斯科。這時(shí)的他可是躊躇滿志、不可一世。他并未意識到,天才和運(yùn)氣此時(shí)也正從他身上一點(diǎn)點(diǎn)地消失,他一生事業(yè)的頂峰和轉(zhuǎn)折點(diǎn)正在同時(shí)到來。后來,法軍便在大雪紛揚(yáng)、寒風(fēng)呼嘯中灰溜溜地撤離了莫斯科。三個(gè)月的勝利進(jìn)軍加上兩個(gè)月的盛極而衰,從時(shí)間軸上看,法蘭西皇帝透過熊熊烈焰俯瞰莫斯科城時(shí),腳下正好就踩著黃金分割線。

古希臘帕提儂神廟是舉世聞名的完美建筑,它的高和寬的比是0.618。建筑師們發(fā)現(xiàn),按這樣的比例來設(shè)計(jì)殿堂,殿堂更加雄偉、美麗;去設(shè)計(jì)別墅,別墅將更加舒適、漂亮.連一扇門窗若設(shè)計(jì)為黃金矩形都會(huì)顯得更加協(xié)調(diào)和令人賞心悅目.

有趣的是,這個(gè)數(shù)字在自然界和人們生活中到處可見:人們的肚臍是人體總長的黃金分割點(diǎn),人的膝蓋是肚臍到腳跟的黃金分割點(diǎn)。大多數(shù)門窗的寬長之比也是0.618…;有些植莖上,兩張相鄰葉柄的夾角是137度28',這恰好是把圓周分成1:0.618……的兩條半徑的夾角。據(jù)研究發(fā)現(xiàn),這種角度對植物通風(fēng)和采光效果最佳。黃金分割與人的關(guān)系相當(dāng)密切。地球表面的緯度范圍是0——90°,對其進(jìn)行黃金分割,則34.38°——55.62°正是地球的黃金地帶。無論從平均氣溫、年日照時(shí)數(shù)、年降水量、相對濕度等方面都是具備適于人類生活的最佳地區(qū)。說來也巧,這一地區(qū)幾乎囊括了世界上所有的發(fā)達(dá)國家。

多去觀察生活,你就會(huì)發(fā)現(xiàn)生活中奇妙的數(shù)學(xué)!

數(shù)字

中國有一個(gè)成語——“顧名思義”。很多事物都能顧名思義,但是也有例外。比如,阿拉伯?dāng)?shù)字。很多人一聽到阿拉伯?dāng)?shù)字,就會(huì)認(rèn)為是阿拉伯人發(fā)明的。但事實(shí)證明,不是。 阿拉伯?dāng)?shù)字1、2、3、4、5、6、7、8、9。0是國際上通用的數(shù)碼。這種數(shù)字的創(chuàng)制并非阿拉伯人,但也不能抹掉阿拉伯人的功勞。其實(shí),阿拉伯?dāng)?shù)字最初出自印度人之手,是他們的祖先在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步創(chuàng)造出來的。

公元前3000年,印度河流域居民的數(shù)字就已經(jīng)比較進(jìn)步,并采用了十進(jìn)位制的計(jì)算法。到吠陀時(shí)代(公元前1400-公元前543年),雅利安人已意識到數(shù)碼在生產(chǎn)活動(dòng)和日常生活中的作用,創(chuàng)造了一些簡單的、不完全的數(shù)字。公元前3世紀(jì),印度出現(xiàn)了整套的數(shù)字,但各地的寫法不一,其中典型的是婆羅門式,它的獨(dú)到之處就是從1~9每個(gè)數(shù)都有專用符號,現(xiàn)代數(shù)字就是從它們中脫胎而來的。當(dāng)時(shí),“0”還沒有出現(xiàn)。到了笈多時(shí)代(300-500年)才有了“0”,叫“舜若”(shunya),表示方式是一個(gè)黑點(diǎn)“●”,后來衍變成“0”。這樣,一套完整的數(shù)字便產(chǎn)生了。這就是古代印度人民對世界文化的巨大貢獻(xiàn)。

印度數(shù)字首先傳到斯里蘭卡、緬甸、柬埔寨等國。7-8世紀(jì),隨著地跨亞、非、歐三洲的阿拉伯帝國的崛起,阿拉伯人如饑似渴地吸取古希臘、羅馬、印度等國的先進(jìn)文化,大量翻譯其科學(xué)著作。771年,印度天文學(xué)家、旅行家毛卡訪問阿拉伯帝國阿撥斯王朝(750-1258年)的首都巴格達(dá),將隨身攜帶的一部印度天文學(xué)著作《西德罕塔》獻(xiàn)給了當(dāng)時(shí)的哈里發(fā)曼蘇爾(757-775),曼蘇爾令翻譯成阿拉伯文,取名為《信德欣德》。此書中有大量的數(shù)字,因此稱“印度數(shù)字”,原意即為“從印度來的”。

阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家花拉子密(約780-850)和海伯什等首先接受了印度數(shù)字,并在天文表中運(yùn)用。他們放棄了自己的28個(gè)字母,在實(shí)踐中加以修改完善,并毫無保留地把它介紹給西方。9世紀(jì)初,花拉子密發(fā)表《印度計(jì)數(shù)算法》,闡述了印度數(shù)字及應(yīng)用方法。

印度數(shù)字取代了冗長笨拙的羅馬數(shù)字,在歐洲傳播,遭到一些基督教徒的反對,但實(shí)踐證明優(yōu)于羅馬數(shù)字。1202年意大利雷俄那多所發(fā)行的《計(jì)算之書》,標(biāo)志著歐洲使用印度數(shù)字的開始。該書共15章,開章說:“印度九個(gè)數(shù)字是:‘9、8、7、6、5、4、3、2、1’,用這九個(gè)數(shù)字及阿拉伯人稱作sifr(零)的記號‘0’,任何數(shù)都可以表示出來!

14世紀(jì)時(shí)中國的印刷術(shù)傳到歐洲,更加速了印度數(shù)字在歐洲的推廣應(yīng)用,逐漸為歐洲人所采用。

西方人接受了經(jīng)阿拉伯人傳來的印度數(shù)字,但忘卻了其創(chuàng)始祖,稱之為阿拉伯?dāng)?shù)字。


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