1. 研究性學習-生活中的黃金比例
黃金比例的廣泛應用 一研究背景及目的:數學是一門神奇的學科,而人們數學的廣泛應用更成了構成生活不可或缺的重要部分。無論是在建築工程,計算概率,統計學中,數學的影子隨處可見。這次我們選了幾何中的黃金比例為例,了解黃金比例在實際生活中的廣泛應用,並從不同形式的藝術作品,攝影作品及優秀建築上認識黃金分割的重要意義,更切身體會數學的魅力和數學應用的神奇之處。二研究方法與過程:1,資料調查:我們三人分工調查,查閱了易南軒先生的《數學美拾趣》,還有孟慶飛先生的《黃金分割》,《數學報》,《數學科學》等書籍。2,測量實驗:我們分別帶著對黃金比例的理解,對生活中的一些符合的實物例子進行測量,數據分析。如我們對門,窗,桌面等黃金矩形進行測量,看他們是否符合黃金比例。以下是部分數據: 台窗 掛歷 電視機長(米)0.98 1.6 0.78 0.8 寬(米) 0.6 1 0.48 0.5兩者之比 0.612 0.625 0.615 0.625 三研究報告: 黃金比例的廣泛應用 一黃金比例的基本知識:1) 定義:公元前500年,古希臘學者發現了「黃金」矩形,即長方形的長,寬比為1.618最佳。著個比稱為黃金分割比。1.618的近似值即為0.618 這個數實質是被稱為黃金分割數,0.618這個比值與1854年由德美學家蔡辛正式定為「黃金分割律」。冠以"黃金"二字,足見人們對它的珍視。中世紀數學家開普勒(Kepler)將黃金分割律和勾股定理並稱為「幾何學中的兩大寶藏」。19世紀威尼斯數學家帕喬里將黃金分割律譽為「神賜的比例」。2) 實質: 將一條單位長的線段分成兩段,使「全段/大段=大段/小段」如圖:則我們說AC/BC=BC/AB。B為線段AC的黃金分割點,這個比值就是眾所周知的黃金分割比。 假如我們設BC長為x,則AB長為1-x,於是有1/x=x/1-x,解得x=-1 3)黃金比例的作圖:如圖,需取一個直角三角形,兩條直角邊AC,BC分別為1與1/2,則斜邊AB為,再將它減去長為1/2的BC,得AD;在AC上取AE=AD(已知同圓的半徑相等),則點E為線段AC的黃金分割點。 二.黃金比例的應用: 我們通過觀察發現,黃金比例在生活中幾乎無處不在。無論是在建築,藝術,人體,攝影,樂器中的體現,還是以黃金分割的長段和短段作為長和寬的黃金巨矩形等的廣泛應用,都充分體現黃金分割的魅力。1)建築學上的「黃金比」 上溯到4600年前埃及建成的最大的胡夫金字塔,該塔高146米,底部正方形邊長為232米,兩者之比為0.629約為5:8;2004年前,古希臘在雅典城中南部衛城山岡上修建的供奉雅典娜的巴特農神殿,起正立面的長與寬之比為黃金比;與1976年竣工的加拿大多倫多電視塔,塔高553.3米,而其七層的工作廳建於340米的半空,其比340:553約為0.615。 不僅是在古代,在現代的各種建築物中,黃金比例已做為建築設計中不可缺少的重要因素,使建築物看起來更和諧悅目。2)人體上的黃金分割點 義大利數學家菲皮斯最早注意到數學界不屑一顧的「冷門」——人體的黃金分割:他說一般人在人體肚臍上下的長度比值為0.618:1,或與之相近。這是人體上西結構的最優數字。此外,他還發現人體結構還有三個黃金分割點,上肢的分割見在肘關節,肚臍以下部分的分割點在膝蓋,肚臍以上部分的分割點在咽喉。如果一個人各部分的結構比都符合黃金分割律,便是最標准體型。如古希臘神話中的太陽神阿波羅的形象、女神維納斯的塑像,分別代表男女形體美的典型,並完全符合黃金分割律,美妙絕倫。3)攝影方面:在照片中要表現的主要部分應安排在什麼位置才好看呢?攝影中最常用的辦法是黃金分割法,即在整個畫面的0.618位置確定照片的趣味中心。4)藝術方面:「蒙娜麗莎的微笑」是達芬奇最著名的作品之一,這幅畫中達·芬奇將人體結構的黃金比例運用於人物繪畫,取得了極佳的藝術效果.使它成為一幅傳世名作;同樣達芬奇名畫《維特魯威人》,人物身長比例完全符合黃金比例的要求,給觀賞者帶來奇妙的協調感,因此成為另一世界藝術經典。5)樂器:古希臘數學家,哲學家畢達哥拉斯(PInthagoras)有一天路過一鐵匠鋪,被清脆悅耳的打鐵聲吸引住了,駐足細聽,憑直覺認定這聲音有「秘密」!他走進鋪里,仔細測量了鐵砧和鐵錘的大小,發現它們之間的比例近乎於1:0.618.這一發現至今是各種樂器製造的科學依據。6)黃金圖形的應用: ① 黃金矩形: 黃金矩形是寬與長之比為黃金數的矩形。在現代,黃金矩形的造型已深入到家家戶戶。如寫字台的桌面,牆上掛歷,信封,電視屏幕,書籍,門窗,甚至連火柴盒都是黃金矩形。這說明人們對黃金矩形的偏愛。② 五角星圖案; 我國的國旗,國徽,軍旗等都採用了五角星圖案,而發現黃金矩形的畢達哥拉斯學派的會徽也是一個五角星圖案。五角星到底具有什麼美感呢? 將圓圈分為五等分,依次隔一個分點相連,則成一個正五角星形,這個五角星美的核心是五條邊相互分割成黃金比(如圖中F,G是AC 黃金分割點)。這是一種最勻稱的比,能給人產生美的原動力。因此,五角星形具有如此大的魅力。 一) 總結:黃金分割的作用無與倫比。藝術家們發現,遵循黃金分割來設計人體形象,人體就會呈現最優美的身段,音樂家們發現,將手指放在琴弦的黃金分割點處,樂聲就益發宏亮,音色就更加和諧;建築師們發現,遵循黃金分割去設計殿堂,殿堂就更加雄偉莊重,去設計別墅,別墅將更使人感到舒適;科學家們發現,將黃金分割運用到生產實踐和科學實驗中,能夠取得顯著的經濟效益……。黃金分割的應用極其廣泛,不愧為幾何學的一大寶藏。二) 學生體會:通過研究性學習,我們獲得了一次親身探索科學,感受科學的機會,對數學學習頓時產生了濃厚的興趣。同時也體會到數學在我們生活中的重要性,讓我們消除了「數學枯燥復雜,沒有實際意義」的錯誤觀念。對於黃金比例的內容,我們有了更深的了解,在驚訝其神奇作用的同時,也發現了其魅力之處。因此這次學習讓我們收益良多。今後我們應該更主動,積極地參與到更多的研究學習中去,在實踐中學習知識,鍛煉解決問題的能力,更要學會學習。
2. 黃金分割在生活中的應用及例子
黃金分割在生活中的抄應用及例子有以下幾點:
1、姿態優美,身材苗條的時裝模特和偏偏起舞的舞蹈演員,他們的腿和身材的比例也近似於0.618的比值.
2.、生活中用的紙為黃金長方形,這樣的長方形讓人看起來舒服順眼,正規裁法得到的紙張,不管其大小,如對於、8開、16開、32開等,都仍然是近似的黃金長方形.
3、節目主持人報幕,絕對不會站在舞台的中央,而總是站在舞台的1/3處,站在舞台上側近於0.618的位置才是最佳的位置.
4、對人體解剖很有研究的義大利畫家達·芬奇發現,人的肚臍位於身長的0.618處.科學家們還發現,當外界環境溫度為人體溫度的0.618倍時,人會感到最舒服.
5、無論是古埃及的金字塔,還是巴黎的聖母院,或者是近世紀的法國埃菲爾鐵塔,都有與0.618…有關的數據.還有,在古希臘神廟的設計中就用到了黃金分割.人們還發現,一些名畫、雕塑、攝影作品的主題,大多在畫面的0.618…處.藝術家們認為弦樂器的琴馬放在琴弦的0.618…處,能使琴聲更加柔和甜美.
3. 數學中黃金分割在生活中的應用
有趣的是,這個數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,人的膝蓋是肚臍到腳跟的黃金分割點。大多數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。據研究發現,這種角度對植物通風和採光效果最佳。
建築師們對數學0.618…特別偏愛,無論是古埃及的金字塔,還是巴黎的聖母院,或者是近世紀的法國埃菲爾鐵塔,都有與0.618…有關的數據。人們還發現,一些名畫、雕塑、攝影作品的主題,大多在畫面的0.618…處。藝術家們認為弦樂器的琴馬放在琴弦的0.618…處,能使琴聲更加柔和甜美。
數字0.618…更為數學家所關注,它的出現,不僅解決了許多數學難題(如:十等分、五等分圓周;求18度、36度角的正弦、餘弦值等),而且還使優選法成為可能。優選法是一種求最優化問題的方法。如在煉鋼時需要加入某種化學元素來增加鋼材的強度,假設已知在每噸鋼中需加某化學元素的量在1000—2000克之間,為了求得最恰當的加入量,需要在1000克與2000克這個區間中進行試驗。通常是取區間的中點(即1500克)作試驗。然後將試驗結果分別與1000克和2000克時的實驗結果作比較,從中選取強度較高的兩點作為新的區間,再取新區間的中點做試驗,再比較端點,依次下去,直到取得最理想的結果。這種實驗法稱為對分法。但這種方法並不是最快的實驗方法,如果將實驗點取在區間的0.618處,那麼實驗的次數將大大減少。這種取區間的0.618處作為試驗點的方法就是一維的優選法,也稱0.618法。實踐證明,對於一個因素的問題,用「0.618法」做16次試驗就可以完成「對分法」做2500次試驗所達到的效果。因此大畫家達·芬奇把0.618…稱為黃金數。
0.618與戰略戰役
0.618,一個極為迷人而神秘的數字,而且它還有著一個很動聽的名字——黃金分割律,它是古希臘著名哲學家、數學家畢達哥拉斯於2500多年前發現的。古往今來,這個數字一直被後人奉為科學和美學的金科玉律。在藝術史上,幾乎所有的傑出作品都不謀而合地驗證了這一著名的黃金分割律,無論是古希臘帕特農神廟,還是中國古代的兵馬俑,它們的垂直線與水平線之間竟然完全符合1比0.618的比例。
也許,0.618在科學藝術上的表現我們已了解了很多,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?
0.618與武器裝備
在冷兵器時代,雖然人們還根本不知道黃金分割率這個概念,但人們在製造寶劍、大刀、長矛等武器時,黃金分割率的法則也早已處處體現了出來,因為按這樣的比例製造出來的兵器,用起來會更加得心應手。
當發射子彈的步槍剛剛製造出來的時候,它的槍把和槍身的長度比例很不科學合理,很不方便於抓握和瞄準。到了1918年,一個名叫阿爾文·約克的美遠征軍下士,對這種步槍進行了改造,改進後的槍型槍身和槍把的比例恰恰符合0.618的比例。
實際上,從鋒利的馬刀刃口的弧度,到子彈、炮彈、彈道導彈沿彈道飛行的頂點;從飛機進入俯沖轟炸狀態的最佳投彈高度和角度,到坦克外殼設計時的最佳避彈坡度,我們也都能很容易地發現黃金分割率無處不在。
在大炮射擊中,如果某種間瞄火炮的最大射程為12公里,最小射程為4公里,則其最佳射擊距離在9公里左右,為最大射程的2/3,與0.618十分接近。在進行戰斗部署時,如果是進攻戰斗,大炮陣地的配置位置一般距離己方前沿為1/3倍最大射程處,如果是防禦戰斗,則大炮陣地應配置距己方前沿2/3倍最大射程處。
0.618與戰術布陣
在我國歷史上很早發生的一些戰爭中,就無不遵循著0.618的規律。春秋戰國時期,晉厲公率軍伐鄭,與援鄭之楚軍決戰於鄢陵。厲公聽從楚叛臣苗賁皇的建議,把楚之右軍作為主攻點,因此以中軍之一部進攻楚軍之左軍;以另一部進攻楚軍之中軍,集上軍、下軍、新軍及公族之卒,攻擊楚之右軍。其主要攻擊點的選擇,恰在黃金分割點上。
把黃金分割律在戰爭中體現得最為出色的軍事行動,還應首推成吉思汗所指揮的一系列戰事。數百年來,人們對成吉思汗的蒙古騎兵,為什麼能像颶風掃落葉般地席捲歐亞大陸頗感費解,因為僅用游牧民族的彪悍勇猛、殘忍詭譎、善於騎射以及騎兵的機動性這些理由,都還不足以對此做出令人完全信服的解釋。或許還有別的更為重要的原因?仔細研究之下,果然又從中發現了黃金分割律的偉大作用。蒙古騎兵的戰斗隊形與西方傳統的方陣大不相同,在它的5排制陣形中,人盔馬甲的重騎兵和快捷靈動輕騎兵的比例為2:3,這又是一個黃金分割!你不能不佩服那位馬背軍事家的天才妙悟,被這樣的天才統帥統領的大軍,不縱橫四海、所向披靡,那才怪呢。
馬其頓與波斯的阿貝拉之戰,是歐洲人將0.618用於戰爭中的一個比較成功的範例。在這次戰役中,馬其頓的亞歷山大大帝把他的軍隊的攻擊點,選在了波斯大流士國王的軍隊的左翼和中央結合部。巧的是,這個部位正好也是整個戰線的「黃金點」,所以盡管波斯大軍多於亞歷山大的兵馬數十倍,但憑借自己的戰略智慧,亞歷山大把波斯大軍打得潰不成軍。這一戰爭的深刻影響直到今天仍清晰可見,在海灣戰爭中,多國部隊就是採用了類似的布陣法打敗了伊拉克軍隊。
兩支部隊交戰,如果其中之一的兵力、兵器損失了1/3以上,就難以再同對方交戰下去。正因為如此,在現代高技術戰爭中,有高技術武器裝備的軍事大國都採取長時間空中打擊的辦法,先徹底摧毀對方1/3以上的兵力、武器,爾後再展開地面進攻。讓我們以海灣戰爭為例。戰前,據軍事專家估計,如果共和國衛隊的裝備和人員,經空中轟炸損失達到或超過30%,就將基本喪失戰鬥力。為了使伊軍的損耗達到這個臨界點,美英聯軍一再延長轟炸時間,持續38天,直到摧毀了伊拉克在戰區內428輛坦克中的38%、2280輛裝甲車中的32%、3100門火炮中的47%,這時伊軍實力下降至60%左右,這正是軍隊喪失戰鬥力的臨界點。也就是將伊拉克軍事力量削弱到黃金分割點上後,美英聯軍才抽出「沙漠軍刀」砍向薩達姆,在地面作戰只用了100個小時就達到了戰爭目的。在這場被譽為「沙漠風暴」的戰爭中,創造了一場大戰僅陣亡百餘人奇跡的施瓦茨科普夫將軍,算不上是大師級人物,但他的運氣卻幾乎和所有的軍事藝術大師一樣好。其實真正重要的並不是運氣,而是這位率領一支現代大軍的統帥,在進行戰爭的運籌帷幄中,有意無意地涉及了0.618,也就是說,他多多少少託了黃金分割律的福。
此外,在現代戰爭中,許多國家的軍隊在實施具體的進攻任務時,往往是分梯隊進行的,第一梯隊的兵力約占總兵力的2/3,第二梯隊約佔1/3。在第一梯隊中,主攻方向所投入的兵力通常為第一梯隊總兵力的2/3,助攻方向則為1/3。防禦戰斗中,第一道防線的兵力通常為總數的2/3,第二道防線的兵力兵器通常為總數的1/3。
拿破崙大帝敗於黃金分割線?
0.618不僅在武器和一時一地的戰場布陣上體現出來,而且在區域廣闊、時間跨度長的宏觀的戰爭中,也無不得到充分地展現。
一代梟雄的的拿破崙大帝可能怎麼也不會想到,他的命運會與0.618緊緊地聯系在一起。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役後,拿破崙於此時率領著他的大軍進入了莫斯科。這時的他可是躊躇滿志、不可一世。他並未意識到,天才和運氣此時也正從他身上一點點地消失,他一生事業的頂峰和轉折點正在同時到來。後來,法軍便在大雪紛揚、寒風呼嘯中灰溜溜地撤離了莫斯科。三個月的勝利進軍加上兩個月的盛極而衰,從時間軸上看,法蘭西皇帝透過熊熊烈焰俯瞰莫斯科城時,腳下正好就踩著黃金分割線。
1941年6月22日,納粹德國啟動了針對蘇聯的「巴巴羅薩」計劃,實行閃電戰,在極短的時間里,就迅速佔領了的蘇聯廣袤的領土,並繼續向該國的縱深推進。在長達兩年多的時間里,德軍一直保持著進攻的勢頭,直到1943年8月,「巴巴羅薩」行動結束,德軍從此轉入守勢,再也沒能力對蘇軍發起一次可以稱之為戰役行動的進攻。被所有戰爭史學家公認為蘇聯衛國戰爭轉折點的斯大林格勒戰役,就發生在戰爭爆發後的第17個月,正是德軍由盛而衰的26個月時間軸線的黃金分割點。
古希臘巴特農神廟是舉世聞名的完美建築,它的高和寬的比是0.618。建築師們發現,按這樣的比例來設計殿堂,殿堂更加雄偉、美麗;去設計別墅,別墅將更加舒適、漂亮.連一扇門窗若設計為黃金矩形都會顯得更加協調和令人賞心悅目
4. 列舉一些黃金分割在生活中的應用
1、姿態優美,身材苗條的時裝模特和偏偏起舞的舞蹈演員,他們的腿和身材的比例也近似於0.618的比值。
2.、生活中用的紙為黃金長方形,這樣的長方形讓人看起來舒服順眼,正規裁法得到的紙張,不管其大小,如對於、8開、16開、32開等,都仍然是近似的黃金長方形。
3、節目主持人報幕,絕對不會站在舞台的中央,而總是站在舞台的1/3處,站在舞台上側近於0.618的位置才是最佳的位置。
4、對人體解剖很有研究的義大利畫家達·芬奇發現,人的肚臍位於身長的0.618處。科學家們還發現,當外界環境溫度為人體溫度的0.618倍時,人會感到最舒服。
5、無論是古埃及的金字塔,還是巴黎的聖母院,或者是近世紀的法國埃菲爾鐵塔,都有與0.618…有關的數據。還有,在古希臘神廟的設計中就用到了黃金分割。人們還發現,一些名畫、雕塑、攝影作品的主題,大多在畫面的0.618…處。藝術家們認為弦樂器的琴馬放在琴弦的0.618…處,能使琴聲更加柔和甜美。
5. 關於數學中黃金分割的研究報告
黃金分割應用課題的研究成果報告 參加人員: *** *** *** 調查目的: 黃金數是數學的經典之一,為了讓我們明白黃金分割的真面目,了解它在生活實際中的應用,也為了我們能更深入的了解美麗和諧的概念,讓我們激起對數學的興趣,所以我們決定研究它,揭開它神秘的面紗. 調查方法: 1.訪問法,對老師進行訪問
2.實際調查法:對現實生活中的一些物品,通過實際測量,發現黃金數
3.文獻資料法:歐幾里得的<<幾何原本>>.<<算盤書>>等等 調查結果:經過調查發現以下幾點:
早在公元前6世紀古希臘的畢達哥拉斯學派就研究過正五邊形和正十邊形的作圖,說明那時他們已經觸及甚至掌握了黃金分割.公元前4世紀,古希臘數學家歐多克索斯第一個系統研究了這一問題,並建立起比例理論., 公元前300年前後歐幾里得撰寫<<帕喬利>>時吸收了歐多克索斯的研究成果,進一步系統論述了黃金分割,成為最早的有關黃金分割的理論的論著.到19世紀黃金分割這一名稱才逐漸通行.黃金分割有許多有趣的性質,人類對它的實際應用也很廣泛.最著名的例子是優選學中的黃金分割法或0.618法,是由美國數學家基弗於1953年首先提出的,70年代在中國推廣.
這個數學在自然界中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,人的膝蓋是肚臍到腳的黃金分割點.大多數門窗的寬長之比也是0.618.建築師們對數學0.618特別偏愛,無論是古埃及的金字塔,還是巴黎的聖母院,都與0.618有關
0.618也廣泛應用於戰爭中,在戰略戰役中一個極為迷人而神秘的數字,而且它還有著一個很動聽的名字----黃金分割率,它是古希臘著名哲學家`數學家畢達哥拉斯於2500多年前發現的.古往今來,這數字一直被後人奉為科學與美學的金科玉律/在藝術史上,幾乎所有的傑出作品都不謀而合地驗證這一著名的黃金分割率. 在武器裝備上,我們也能很容易的發現黃金分割率無處不在.在大炮射擊中,如果某種間瞄火炮的最大射程為12公里,最小射程為4公里,則其最佳射擊距離在9公里左右,為最大射程的2/3,與0.618十分接近.在防禦戰斗中,第一道防線的兵力通常為總數的2/3,第二道防線的兵力通常為總數的1/3.
黃金分割與人的關系相當密切.近年來,在研究黃金分割與人體的關系時,發現了人體結構中有14個」黃金點」.12個」黃金矩形」和兩個」黃金指數」. 黃金指數(1)反映鼻口關系的鼻唇指數(2)反映眼口關系的目唇指數 0.618.作為一個人體健美的標准尺度之一,是無可非議的,但不能忽略其存在著」模糊特性」,它與其它美學參數一樣,都有一個允許變化的幅度,受種族`地區`個體差異的制約.
醫學與0.618有著千絲萬縷的聯系,它可解釋人為什麼在環境22至24攝氏度時感覺最舒適.因為人的體溫37與0.618的乘積為22.8.而且這一溫度中肌體的新陳代謝`生理節奏和生理功能均處於最佳狀態.科學家們還發現,當外界環境溫度為人體溫度的0.618時,人感到最舒服,現代醫學研究還表明,0.618與養生之道息息相關.
在大自然中,植物葉子,千姿百態,生機盎然,給大自然帶來了綠色世界.盡管葉子形態隨種而不同,但細心觀察還是會有發現的.有些植物的花瓣及主幹上枝條的生長,也符合這種規律.你從植物莖的頂端向下看,發現上下層中相鄰的兩片葉子之間約成137.5度.可計算得到360-137.5=222.5 137.5/222.5也約為.618結果: 通過研究探索發現黃金分割不僅應用於生活實際,還應用於數學.藝術和美術中,黃金數還存在於大自然中.從這次研究中,我們學會了很多,也懂了許多課本中沒有的知識,明白了數學美是不同於其它的美,這種美是獨特的`內在的,它具有嚴格的比例美`藝術美`和諧美.通過這次研究,最大的收獲不僅是了解黃金分割點,重要的是學會了一種審美的角度,一種審美的觀點,這種審美觀源於大千世界中,源於事物中的存在的黃金分割比.」美是到處都有的,不是缺少美,而是缺少發現」.如果我們能積極地去尋找,不論是什麼難題都可以克服,只要有恆心,就能完成.數學,如果正確看待它,不但擁有真理,而且也具有至高無上的美,是一種冷而嚴肅的美.這種美不是投合我們天性微弱的方面,這種美沒有繪畫或音樂那樣華麗的服飾,它可以純凈到崇高的地步,能夠達到嚴格的只有偉大的藝術能顯示的那種完美的境界.數學,對我來說,是那樣富有魅力,在生活中只要我們善於觀察,善於思考,將所學的知識與生活結合起來將回感到生活的樂趣.生活中處處都應用著數學的知識.就像黃金數一樣.
6. 研究黃金分割在生活中的應用的收獲和教訓 研究黃金分割在生活中的應用的感受
我的經驗是在給自己的店面裝修牆裙是 使用了黃靜分割 雙色互補 有突出了重點顏色
7. 黃金分割在生活中的應用報告的研究背景
國旗的長與寬的比例,很多,書刊,展板,桌面的長寬比都接近黃金分割點。
8. 黃金分割在生活中的應用
有趣的是,這個數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,人的膝蓋是肚臍到腳跟的黃金分割點。大多數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。據研究發現,這種角度對植物通風和採光效果最佳。
建築師們對數學0.618…特別偏愛,無論是古埃及的金字塔,還是巴黎的聖母院,或者是近世紀的法國埃菲爾鐵塔,都有與0.618…有關的數據。人們還發現,一些名畫、雕塑、攝影作品的主題,大多在畫面的0.618…處。藝術家們認為弦樂器的琴馬放在琴弦的0.618…處,能使琴聲更加柔和甜美。
數字0.618…更為數學家所關注,它的出現,不僅解決了許多數學難題(如:十等分、五等分圓周;求18度、36度角的正弦、餘弦值等),而且還使優選法成為可能。優選法是一種求最優化問題的方法。如在煉鋼時需要加入某種化學元素來增加鋼材的強度,假設已知在每噸鋼中需加某化學元素的量在1000—2000克之間,為了求得最恰當的加入量,需要在1000克與2000克這個區間中進行試驗。通常是取區間的中點(即1500克)作試驗。然後將試驗結果分別與1000克和2000克時的實驗結果作比較,從中選取強度較高的兩點作為新的區間,再取新區間的中點做試驗,再比較端點,依次下去,直到取得最理想的結果。這種實驗法稱為對分法。但這種方法並不是最快的實驗方法,如果將實驗點取在區間的0.618處,那麼實驗的次數將大大減少。這種取區間的0.618處作為試驗點的方法就是一維的優選法,也稱0.618法。實踐證明,對於一個因素的問題,用「0.618法」做16次試驗就可以完成「對分法」做2500次試驗所達到的效果。因此大畫家達·芬奇把0.618…稱為黃金數。
0.618與戰略戰役
0.618,一個極為迷人而神秘的數字,而且它還有著一個很動聽的名字——黃金分割律,它是古希臘著名哲學家、數學家畢達哥拉斯於2500多年前發現的。古往今來,這個數字一直被後人奉為科學和美學的金科玉律。在藝術史上,幾乎所有的傑出作品都不謀而合地驗證了這一著名的黃金分割律,無論是古希臘帕特農神廟,還是中國古代的兵馬俑,它們的垂直線與水平線之間竟然完全符合1比0.618的比例。
也許,0.618在科學藝術上的表現我們已了解了很多,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?
0.618與武器裝備
在冷兵器時代,雖然人們還根本不知道黃金分割率這個概念,但人們在製造寶劍、大刀、長矛等武器時,黃金分割率的法則也早已處處體現了出來,因為按這樣的比例製造出來的兵器,用起來會更加得心應手。
當發射子彈的步槍剛剛製造出來的時候,它的槍把和槍身的長度比例很不科學合理,很不方便於抓握和瞄準。到了1918年,一個名叫阿爾文·約克的美遠征軍下士,對這種步槍進行了改造,改進後的槍型槍身和槍把的比例恰恰符合0.618的比例。
實際上,從鋒利的馬刀刃口的弧度,到子彈、炮彈、彈道導彈沿彈道飛行的頂點;從飛機進入俯沖轟炸狀態的最佳投彈高度和角度,到坦克外殼設計時的最佳避彈坡度,我們也都能很容易地發現黃金分割率無處不在。
在大炮射擊中,如果某種間瞄火炮的最大射程為12公里,最小射程為4公里,則其最佳射擊距離在9公里左右,為最大射程的2/3,與0.618十分接近。在進行戰斗部署時,如果是進攻戰斗,大炮陣地的配置位置一般距離己方前沿為1/3倍最大射程處,如果是防禦戰斗,則大炮陣地應配置距己方前沿2/3倍最大射程處。
0.618與戰術布陣
在我國歷史上很早發生的一些戰爭中,就無不遵循著0.618的規律。春秋戰國時期,晉厲公率軍伐鄭,與援鄭之楚軍決戰於鄢陵。厲公聽從楚叛臣苗賁皇的建議,把楚之右軍作為主攻點,因此以中軍之一部進攻楚軍之左軍;以另一部進攻楚軍之中軍,集上軍、下軍、新軍及公族之卒,攻擊楚之右軍。其主要攻擊點的選擇,恰在黃金分割點上。
把黃金分割律在戰爭中體現得最為出色的軍事行動,還應首推成吉思汗所指揮的一系列戰事。數百年來,人們對成吉思汗的蒙古騎兵,為什麼能像颶風掃落葉般地席捲歐亞大陸頗感費解,因為僅用游牧民族的彪悍勇猛、殘忍詭譎、善於騎射以及騎兵的機動性這些理由,都還不足以對此做出令人完全信服的解釋。或許還有別的更為重要的原因?仔細研究之下,果然又從中發現了黃金分割律的偉大作用。蒙古騎兵的戰斗隊形與西方傳統的方陣大不相同,在它的5排制陣形中,人盔馬甲的重騎兵和快捷靈動輕騎兵的比例為2:3,這又是一個黃金分割!你不能不佩服那位馬背軍事家的天才妙悟,被這樣的天才統帥統領的大軍,不縱橫四海、所向披靡,那才怪呢。
馬其頓與波斯的阿貝拉之戰,是歐洲人將0.618用於戰爭中的一個比較成功的範例。在這次戰役中,馬其頓的亞歷山大大帝把他的軍隊的攻擊點,選在了波斯大流士國王的軍隊的左翼和中央結合部。巧的是,這個部位正好也是整個戰線的「黃金點」,所以盡管波斯大軍多於亞歷山大的兵馬數十倍,但憑借自己的戰略智慧,亞歷山大把波斯大軍打得潰不成軍。這一戰爭的深刻影響直到今天仍清晰可見, 在海灣戰爭中,多國部隊就是採用了類似的布陣法打敗了伊拉克軍隊。
兩支部隊交戰,如果其中之一的兵力、兵器損失了1/3以上,就難以再同對方交戰下去。正因為如此,在現代高技術戰爭中,有高技術武器裝備的軍事大國都採取長時間空中打擊的辦法,先徹底摧毀對方1/3以上的兵力、武器,爾後再展開地面進攻。讓我們以海灣戰爭為例。戰前,據軍事專家估計,如果共和國衛隊的裝備和人員,經空中轟炸損失達到或超過30%,就將基本喪失戰鬥力。為了使伊軍的損耗達到這個臨界點,美英聯軍一再延長轟炸時間,持續38天,直到摧毀了伊拉克在戰區內428輛坦克中的38%、2280輛裝甲車中的32%、3100門火炮中的47%,這時伊軍實力下降至60%左右,這正是軍隊喪失戰鬥力的臨界點。也就是將伊拉克軍事力量削弱到黃金分割點上後,美英聯軍才抽出「沙漠軍刀」砍向薩達姆,在地面作戰只用了100個小時就達到了戰爭目的。在這場被譽為「沙漠風暴」的戰爭中,創造了一場大戰僅陣亡百餘人奇跡的施瓦茨科普夫將軍,算不上是大師級人物,但他的運氣卻幾乎和所有的軍事藝術大師一樣好。其實真正重要的並不是運氣,而是這位率領一支現代大軍的統帥,在進行戰爭的運籌帷幄中,有意無意地涉及了0.618,也就是說,他多多少少託了黃金分割律的福。
此外,在現代戰爭中,許多國家的軍隊在實施具體的進攻任務時,往往是分梯隊進行的,第一梯隊的兵力約占總兵力的2/3,第二梯隊約佔1/3。在第一梯隊中,主攻方向所投入的兵力通常為第一梯隊總兵力的2/3,助攻方向則為1/3。防禦戰斗中,第一道防線的兵力通常為總數的2/3,第二道防線的兵力兵器通常為總數的1/3。
拿破崙大帝敗於黃金分割線?
0.618不僅在武器和一時一地的戰場布陣上體現出來,而且在區域廣闊、時間跨度長的宏觀的戰爭中,也無不得到充分地展現。
一代梟雄的的拿破崙大帝可能怎麼也不會想到,他的命運會與0.618緊緊地聯系在一起。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役後,拿破崙於此時率領著他的大軍進入了莫斯科。這時的他可是躊躇滿志、不可一世。他並未意識到,天才和運氣此時也正從他身上一點點地消失,他一生事業的頂峰和轉折點正在同時到來。後來,法軍便在大雪紛揚、寒風呼嘯中灰溜溜地撤離了莫斯科。三個月的勝利進軍加上兩個月的盛極而衰,從時間軸上看,法蘭西皇帝透過熊熊烈焰俯瞰莫斯科城時,腳下正好就踩著黃金分割線。
1941年6月22日,納粹德國啟動了針對蘇聯的「巴巴羅薩」計劃,實行閃電戰,在極短的時間里,就迅速佔領了的蘇聯廣袤的領土,並繼續向該國的縱深推進。在長達兩年多的時間里,德軍一直保持著進攻的勢頭,直到1943年8月,「巴巴羅薩」行動結束,德軍從此轉入守勢,再也沒能力對蘇軍發起一次可以稱之為戰役行動的進攻。被所有戰爭史學家公認為蘇聯衛國戰爭轉折點的斯大林格勒戰役,就發生在戰爭爆發後的第17個月,正是德軍由盛而衰的26個月時間軸線的黃金分割點。
古希臘巴特農神廟是舉世聞名的完美建築,它的高和寬的比是0.618。建築師們發現,按這樣的比例來設計殿堂,殿堂更加雄偉、美麗;去設計別墅,別墅將更加舒適、漂亮.連一扇門窗若設計為黃金矩形都會顯得更加協調和令人賞心悅目
9. 黃金分割在現實生活中的應用
有趣的是,這個數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,人的膝蓋是肚臍到腳跟的黃金分割點。大多數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。據研究發現,這種角度對植物通風和採光效果最佳。
黃金分割被認為是建築和藝術中最理想的比例。建築師們對數字0.618…特別偏愛,無論是古埃及的金字塔,還是巴黎的聖母院,或者是近世紀的法國埃菲爾鐵塔,都有與0.618…有關的數據。還有,在古希臘神廟的設計中就用到了黃金分割。人們還發現,一些名畫、雕塑、攝影作品的主題,大多在畫面的0.618…處。藝術家們認為弦樂器的琴馬放在琴弦的0.618…處,能使琴聲更加柔和甜美。
數字0.618…更為數學家所關注,它的出現,不僅解決了許多數學難題(如:十等分、五等分圓周;求18度、36度角的正弦、餘弦值等),而且還使優選法成為可能。優選法是一種求最優化問題的方法。如在煉鋼時需要加入某種化學元素來增加鋼材的強度,假設已知在每噸鋼中需加某化學元素的量在1000—2000克之間,為了求得最恰當的加入量,需要在1000克與2000克這個區間中進行試驗。通常是取區間的中點(即1500克)作試驗。然後將試驗結果分別與1000克和2000克時的實驗結果作比較,從中選取強度較高的兩點作為新的區間,再取新區間的中點做試驗,再比較端點,依次下去,直到取得最理想的結果。這種實驗法稱為對分法。但這種方法並不是最快的實驗方法,如果將實驗點取在區間的0.618處,那麼實驗的次數將大大減少。這種取區間的0.618處作為試驗點的方法就是一維的優選法,也稱0.618法。實踐證明,對於一個因素的問題,用「0.618法」做16次試驗就可以完成「對分法」做2500次試驗所達到的效果。因此大畫家達·芬奇把0.618…稱為黃金數。
10. 生活中的黃金分割的研究論文
黃金分割在生活中的應用論文 美國著名心理學家布魯納指出:「學習者不應是信息的被動接受者,而應是知識獲取過程的主動參與者。」在數學實踐活動課的教學中,就應堅持以生為本的育人原則,充分挖掘每個學生的潛能,讓學生通過觀察、操作、分析、討論、交流、猜測、合作等學習方式,引導學生自主學習,激發學生學習數學的興趣,促進學生主動地、富有個性地學習,使學生真正成為學習的主人。 我們常常聽說有「黃金分割」這個詞,「黃金分割」當然不是指的怎樣分割黃金,這是一個比喻的說法,就是說分割的比例像黃金一樣珍貴。那麼這個比例是多少呢?是0.618。人們把這個比例的分割點,叫做黃金分割點,把0.618叫做黃金數。並且人們認為如果符合這一比例的話,就會顯得更美、更好看、更協調。在生活中,對「黃金分割」有著很多的應用。 曾經,美國科學家在對人類認識能力的研究中發現,讓一個只有6個月大的嬰兒看幾幅不同的女性照片時,嬰兒會長時間地盯住其中那幅最漂亮的女性的照片看並開心地笑,而讓他看比較丑的照片時,他不僅不愛看甚至會哭泣。當然,這所謂的「漂亮」、「丑」是以已經有了一定的審美能力的成年人的標准來說的,當然也是符合形式美的標準的。這里就出現了一個問題,剛剛出生幾個月大的嬰兒為什麼會與成年人(受過各種教育)在對形式美的選擇上是相同的?這是不是說明了的確存在某種對人類來說永恆的、不以人的意志為轉移的一些最基本的標准支配人的審美活動?如果存在的話,它對似乎已經被學術界公認為無法解決(或者說是無效的問題)的美學的千年難題——美的本質問題——的討論,會有什麼樣的啟發?我們試圖通過對同樣在歷史上被認為是一個「神秘」現象的「黃金分割」比例問題進行分析,對這個題目加以研究。 經過一個學期的學習和研究,我在其中得到了很多知識。由於人們對自然界的認識日益深入,人類關於「黃金分割比」這一比例的了解也越來越豐富。 黃金分割的歷史:人們認為,黃金分割作圖與正五邊形、正十邊形和五角星形的作圖有關——特別是由五角星形作圖的需要引起的。五角星形是一種很耐人尋味的圖案,世界許多國家國旗上的「星」都畫成五角形。現今有將近40個國家(如中國、美國、朝鮮、土耳其、古巴等等)的國旗上有五角星。為什麼是五角而不是其他數目的角?也許是古代留下來的習慣。五角星形的起源甚早,現在發現最早的五角星形圖案是在幼發拉底河下游馬魯克地方(現屬伊拉克)發現的一塊公元前3200年左右製成的泥板上。古希臘的畢達哥拉斯學派用五角星形作為他們的徽章或標志,稱之為「健康」。可以認為畢達哥拉斯已熟知五角星形的作法,由此可知他已掌握了黃金分割的方法。現在人一般認為,黃金分割是由公元前6世紀的畢達哥拉斯發現的。 系統論述黃金分割的最早記載是歐幾里得的《幾何原本》,在該書第四卷中記述了用黃金分割作五邊形、十邊形的問題。 黃金分割的應用與我們的生活息息相關,無論在美學、人體、戰爭、建築、飲食、音樂還是衣著中有著很大的關聯。例如:在音樂中,《降D大調夜曲》是三部性曲式。全曲不計前奏共76小節,理論計算黃金分割點應在46小節,再現部恰恰位於46小節,是全曲力度最強的高潮所在,真是巧奪天工。我們再舉一首大型交響音樂的範例,俄國偉大作曲家裡姆斯-柯薩科夫在他的《天方夜譚》交響組曲的第四樂章中,寫至辛巴達的航船在洶涌滔天的狂濤惡浪里,無可挽回地猛撞在有青銅騎士像的峭壁上的一剎那,在整個樂隊震耳欲聾的音浪中, 樂隊敲出一記強有力的鑼聲,鑼聲延長了六小節,隨著它的音響逐漸消失,整個樂隊力度迅速下降,象徵著那艘支離破碎的航船沉入到海底深淵。在全曲最高潮也就是"黃金點"上,大鑼致命的一擊所造成的悲劇性效果懾人心魂。 貝多芬《悲愴奏鳴曲》Op.13第二樂章是如歌的慢板,迴旋曲式,全曲共73小節。理論計算黃金分割點應在45小節,在43小節處形成全曲激越的高潮,並伴隨著調式、調性的轉換,高潮與黃金分割區基本吻合。 黃金律歷來被染上瑰麗詭秘的色彩,被人們稱為"天然合理"的最美妙的形式比例。世界上到處都存在數的美,對於我們的眼睛,尤其是對我們學習音樂的人的耳朵來說,"美是到處都有的,不是缺乏美,而是缺少發現"。 想像一下如何讓一根很普通的細橡皮筋發出「哆來咪」的聲音?把它拉緊,固定住,撥動一下,就是「1」,然後量出其長,作一道初三幾何題——把這條「線段」進行黃金分割, 可以測出「分割」得到的兩條線段中較長的一段,約是原線段長度的0.618倍。捏住這個點,撥動較長的那段「弦」,就發出「2」;再把這段較長線進行黃金分割,就找到了「3」, 以此類推「4、5、6、7」同樣可以找到。 我國一位二胡演奏家在漫長的演奏生涯中發現 ,如果把二胡的「千斤」放在琴弦某處,音色會無與倫比的美妙。經過數學家驗證,這一點恰恰是琴弦的黃金分割點0.618!黃金比值,在創造著奇跡! 偶然嗎?不,在人們身邊,到處都有0.618的「傑作」:人們總是把桌面、門窗等做成長方形、寬與長比值為0.618。在數學上,0.618更是大顯神通。0.618,美的比值、美的色彩、美的旋律,廣泛地體現在人們的日常生活中,與人們關系甚密。0.618,奇妙的數字!它創造了無數的美,統一著人們的審美觀。 我們要首先感受並體會到數學學習中的美。數學美不同於其它的美,這種美是獨特的、內在的。這種美,正如英國著名哲學家、數理邏輯學家羅素所說:「數學,如果正確地看它,不但擁有真理,而且也具有至高無上的美,正象雕刻的美,是一種冷而嚴肅的美。這種美不是投合我們天性的微弱的方面,這種美沒有繪畫或音樂那樣華麗的服飾,它可以純凈到崇高的地步,能夠達到嚴格的只有偉大的藝術能顯示的那種完滿的境界。」課堂上老師經常給我們講數學美,通過高等數學的學習,我漸漸地領略到數學美的真正含義,這種感覺是奇異的、微妙的,是可以神會而難以言傳的,數學,對我來說,是那樣的富有魅力……在生活中只要我們善於觀察,善於思考,將所學的知識與生活結合起來將會感到數學的樂趣。生活中處處都應用著數學的知識。