向日葵——藏起来的数学之美
周六早上,数学老师兼班主任的王老师来小香家里家访,小香给老师倒了茶,老师找小香聊了会儿,但妈妈临时有事,说需要等十分钟才能到家。
小香便领着王老师在家里参观下。王老师看到了阳台上的一株向日葵。
“你们家里还真是特别,别人家都种兰花啊、玫瑰花啊什么的,你们家居然种向日葵?”王老师问。
“我也不知道,这盆花还是去年爷爷拿来的,我爸爸妈妈都没时间,没人管,谁知道,长势还不错。”小香说。
“是啊,向日葵本来就是生命力很旺盛的植物,而且,过段时间你会发现,当葵花籽长出来的时候,它们的排列很有趣。”
“怎么有趣?”
“符合一定的数学规律啊……”
向日葵(Helianthus annuus)也叫葵花、朝阳花、转日莲等,是一种原产北美洲的经济作物,它的种子可以榨油,也可以直接食用,枝叶可以作为饲料喂牲口。
进入仲夏,各地的向日葵逐渐进入花期,人们对向日葵的喜爱是发自内心的:很多人都亲手种过向日葵,几乎所有的人都吃过葵花籽。近年来,大面积的向日葵种植更是在全国各地铺开,因为它能给人带来喜悦和对幸福的憧憬。
可是向日葵的花朵中还蕴藏着数学之美,你知道吗?当你嗑瓜子的时候,你还能想起瓜子是怎样在那个大大的黄色圆盘上排列的吗?
在讲向日葵的数学之美,先请大家复习两个数学概念。
第一个叫斐波那契数列,也叫兔子数列,它是这样的:
1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144……
还记得数学课上是怎么讲的吗?对,数列中每项是它前两项的和。
在向日葵上面,这个序列以螺旋状从花盘中心开始体现出来。有两条曲线向相反方向延展,从中心开始一直延伸到花瓣,每颗种子都和这两条曲线形成特定的角度,放在一起就形成了螺旋形。
第二个概念叫黄金分割,即0.618。
根据国外网站的数据研究证明,为了使花盘中的葵花籽数量达到最多,大自然为向日葵选择了最佳的黄金数字。花盘中央的螺旋角度恰好是137.5°,十分精确,只有0.1°的变化。这个角度是最佳的黄金角度,只此一个,两组螺旋(每个方向各有一个)即清晰可见。葵花籽数量恰恰也符合了黄金分割定律:2/3,3/5,5/8,8/13,13/21,等等。
请仔细观察兔子数列,如果用前一项除以后一项,即:
1÷1=1
1÷2=0.5
2÷3=0.666……
3÷5=0.5
5÷8=0.625
……
55÷89=0.617977……
……
144÷233=0.618025……
……
46368÷75025=0.6180339886……
……
不难发现,这个前一项除以后一项的值越来越逼近黄金分割0.618。
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