黃金分割0.618,神奇而神祕的數字,帶你領略它的美妙

17世紀德國天文學家開普勒曾這麼說:

幾何學裡有兩件寶,一個是勾股定理,另外一個是黃金分割,如果把勾股定理比作是金礦的話,那麼黃金分割就是鑽石礦

一、什麼是黃金分割?

對於線段AB而言,若存在一點C使得AC:BC=BC:AB,即“短:長=長:整體”,點C成為線段AB的黃金分割點。

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AC:BC=BC:AB

而a:b的結果便是我們通常所說的黃金分割比,這個結果約等於0.618,其準確值為:

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黃金分割比準確值

其實還有另一種說法,黃金分割比為b:a≈1.618,這兩個結果不多不少正好差1,這是因為:

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另一種說法

所以黃金分割比是個很獨特的數它的倒數

1,即

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它與它的倒數之差為1

如果把等號右邊裡的x用1+1/x代替,於是黃金分割有了一副新的臉龐:連分數。


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連分數

任意無理數都可以表示為無限連分數的形式,而黃金分割比顯然是最漂亮的那個

忘了補充一點,黃金分割比通常用φ(希臘字母,念fai)表示。

從代數形式已經可以略顯黃金分割的一點風範,而幾何圖形,才是讓黃金分割顯現鑽石本質的主戰場。

二、中學數學裡的黃金家族

黃金三角形:若等腰三角形<strong>腰與<strong>底或<strong>底與<strong>腰之比為黃金分割比,則稱之為

黃金三角形

其實常見的就是以下兩種:

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黃金三角形

要說長得好看可能等邊三角形等其他三角形也不是很服氣,之所以叫黃金三角形是因為可以割啊

像這樣,不斷分割下去,始終是黃金三角形。

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如果能找到一個三角形不是黃金三角形的算我輸!

五角星瞭解一下,這裡所能看到的每一個三角形也都是黃金三角形

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五角星瞭解一下,這裡所能看到的每一個三角形也都是黃金三角形!

黃金矩形:相鄰兩邊之比黃金分割比矩形

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黃金矩形

不斷分離正方形

,剩下的始終還是黃金矩形

三、斐波那契數列

找規律:1,1,2,3,5,8,13,21,34……

後一個數總是等於前面兩數之和,這就是斐波那契數列,因斐波那契以兔子繁殖為例來引入,故又稱兔子數列


假定:

<strong>①兔子在出生兩個月後,就有繁殖能力;

<strong>②一對兔子每個月能生出一對小兔子來;

<strong>③所有兔子都不死。

那麼一年以後可以繁殖多少對兔子?


我們不妨拿新出生的一對小兔子分析一下:

第1個月,小兔子沒有繁殖能力,所以還是一對;

第2個月,兔子長大了,但這個月還是生不了;

第3個月,終於生出了第一對小兔子,所以現在一共是2對了;

第4個月,老兔子又生下一對,因為小兔子還沒有繁殖能力,所以一共是3對;

第5個月,……

依次類推可以列出下表:

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說明:幼仔對數=前月成兔對數

成兔對數=前月成兔對數+前月幼仔對數

總體對數=本月成兔對數+本月幼仔對數

除去前幾項不同外,後面數列的變化規律都是一樣的,前後一項等於前兩項之和

再說說通項公式吧,作為數列研究的重點內容,斐波那契數列的通項有點抽象,其結果為:

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斐波那契數列通項

明明是一串整數列,通項卻含有無理數,以及這裡出現了φ

那,這跟黃金分割到底有什麼關係呢?

簡單說,這串數列的前一項後一項比值隨著數列的延續越接近黃金分割比,不妨再列個表:

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四、真假黃金螺旋線

圖形通常比數字更直觀,分別以斐波那契數列各項值邊長作正方形,分別作四分之一圓,可得斐波那契螺旋線

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斐波那契螺旋線

另外還記得剛剛所畫的黃金矩形嗎?同樣在裡面作四分之一圓,得到黃金螺旋線

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黃金螺旋線

兩個圖像是不是像極了?但明顯,其實並不完全一樣,放在同一個圖中,下圖

紅色黃金螺旋線綠色斐波那契螺旋線,不放到一塊還真看不出來長得不一樣咧。

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黃金螺旋線是對數螺線e^θ,多留意下我們的大自然

,就會發現有很多與其類似的圖案:

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好看的小姐姐!

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好看的小姐姐們!

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有點好看!

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旋轉的扶梯

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氣旋

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發揮一下,沉睡的喵星人

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蘋果logo為什麼舒服的原因

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以及封神的蒙娜麗莎

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烏議員群毆照構圖契合黃金分割 如文藝復興名畫


有位大哥表示,我也要當黃金分割臉,經過精密的計算,需要這麼整:

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黃金分割確有美妙之處,但也無需過度神化,畢竟,上面這些認真來說沒有一條黃金螺旋線,莫要把數學玩壞了撒~

史上研究螺線的大咖並不少,其中最有趣的當屬瑞士數學家雅各布·伯努利,他醉心於對數螺線(黃金螺旋線是對數螺線的一種)的研究,並發現不管對對數螺線作何變換,仍是對數螺線,驚歎於這種螺線的神奇,伯努利在遺囑裡要求在其墓碑上刻上黃金螺旋線,並配上“縱然變化,依然故我”,以示死後永生不朽!

然而據說,工匠一個不小心,就刻成了阿基米德螺旋線,伯努利要是看得到估計氣得能從墳墓裡爬出來把工匠暴打一頓。

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