1. 研究性学习-生活中的黄金比例
黄金比例的广泛应用 一研究背景及目的:数学是一门神奇的学科,而人们数学的广泛应用更成了构成生活不可或缺的重要部分。无论是在建筑工程,计算概率,统计学中,数学的影子随处可见。这次我们选了几何中的黄金比例为例,了解黄金比例在实际生活中的广泛应用,并从不同形式的艺术作品,摄影作品及优秀建筑上认识黄金分割的重要意义,更切身体会数学的魅力和数学应用的神奇之处。二研究方法与过程:1,资料调查:我们三人分工调查,查阅了易南轩先生的《数学美拾趣》,还有孟庆飞先生的《黄金分割》,《数学报》,《数学科学》等书籍。2,测量实验:我们分别带着对黄金比例的理解,对生活中的一些符合的实物例子进行测量,数据分析。如我们对门,窗,桌面等黄金矩形进行测量,看他们是否符合黄金比例。以下是部分数据: 台窗 挂历 电视机长(米)0.98 1.6 0.78 0.8 宽(米) 0.6 1 0.48 0.5两者之比 0.612 0.625 0.615 0.625 三研究报告: 黄金比例的广泛应用 一黄金比例的基本知识:1) 定义:公元前500年,古希腊学者发现了“黄金”矩形,即长方形的长,宽比为1.618最佳。着个比称为黄金分割比。1.618的近似值即为0.618 这个数实质是被称为黄金分割数,0.618这个比值与1854年由德美学家蔡辛正式定为“黄金分割律”。冠以"黄金"二字,足见人们对它的珍视。中世纪数学家开普勒(Kepler)将黄金分割律和勾股定理并称为“几何学中的两大宝藏”。19世纪威尼斯数学家帕乔里将黄金分割律誉为“神赐的比例”。2) 实质: 将一条单位长的线段分成两段,使“全段/大段=大段/小段”如图:则我们说AC/BC=BC/AB。B为线段AC的黄金分割点,这个比值就是众所周知的黄金分割比。 假如我们设BC长为x,则AB长为1-x,于是有1/x=x/1-x,解得x=-1 3)黄金比例的作图:如图,需取一个直角三角形,两条直角边AC,BC分别为1与1/2,则斜边AB为,再将它减去长为1/2的BC,得AD;在AC上取AE=AD(已知同圆的半径相等),则点E为线段AC的黄金分割点。 二.黄金比例的应用: 我们通过观察发现,黄金比例在生活中几乎无处不在。无论是在建筑,艺术,人体,摄影,乐器中的体现,还是以黄金分割的长段和短段作为长和宽的黄金巨矩形等的广泛应用,都充分体现黄金分割的魅力。1)建筑学上的“黄金比” 上溯到4600年前埃及建成的最大的胡夫金字塔,该塔高146米,底部正方形边长为232米,两者之比为0.629约为5:8;2004年前,古希腊在雅典城中南部卫城山冈上修建的供奉雅典娜的巴特农神殿,起正立面的长与宽之比为黄金比;与1976年竣工的加拿大多伦多电视塔,塔高553.3米,而其七层的工作厅建于340米的半空,其比340:553约为0.615。 不仅是在古代,在现代的各种建筑物中,黄金比例已做为建筑设计中不可缺少的重要因素,使建筑物看起来更和谐悦目。2)人体上的黄金分割点 意大利数学家菲皮斯最早注意到数学界不屑一顾的“冷门”——人体的黄金分割:他说一般人在人体肚脐上下的长度比值为0.618:1,或与之相近。这是人体上西结构的最优数字。此外,他还发现人体结构还有三个黄金分割点,上肢的分割见在肘关节,肚脐以下部分的分割点在膝盖,肚脐以上部分的分割点在咽喉。如果一个人各部分的结构比都符合黄金分割律,便是最标准体型。如古希腊神话中的太阳神阿波罗的形象、女神维纳斯的塑像,分别代表男女形体美的典型,并完全符合黄金分割律,美妙绝伦。3)摄影方面:在照片中要表现的主要部分应安排在什么位置才好看呢?摄影中最常用的办法是黄金分割法,即在整个画面的0.618位置确定照片的趣味中心。4)艺术方面:“蒙娜丽莎的微笑”是达芬奇最著名的作品之一,这幅画中达·芬奇将人体结构的黄金比例运用于人物绘画,取得了极佳的艺术效果.使它成为一幅传世名作;同样达芬奇名画《维特鲁威人》,人物身长比例完全符合黄金比例的要求,给观赏者带来奇妙的协调感,因此成为另一世界艺术经典。5)乐器:古希腊数学家,哲学家毕达哥拉斯(PInthagoras)有一天路过一铁匠铺,被清脆悦耳的打铁声吸引住了,驻足细听,凭直觉认定这声音有“秘密”!他走进铺里,仔细测量了铁砧和铁锤的大小,发现它们之间的比例近乎于1:0.618.这一发现至今是各种乐器制造的科学依据。6)黄金图形的应用: ① 黄金矩形: 黄金矩形是宽与长之比为黄金数的矩形。在现代,黄金矩形的造型已深入到家家户户。如写字台的桌面,墙上挂历,信封,电视屏幕,书籍,门窗,甚至连火柴盒都是黄金矩形。这说明人们对黄金矩形的偏爱。② 五角星图案; 我国的国旗,国徽,军旗等都采用了五角星图案,而发现黄金矩形的毕达哥拉斯学派的会徽也是一个五角星图案。五角星到底具有什么美感呢? 将圆圈分为五等分,依次隔一个分点相连,则成一个正五角星形,这个五角星美的核心是五条边相互分割成黄金比(如图中F,G是AC 黄金分割点)。这是一种最匀称的比,能给人产生美的原动力。因此,五角星形具有如此大的魅力。 一) 总结:黄金分割的作用无与伦比。艺术家们发现,遵循黄金分割来设计人体形象,人体就会呈现最优美的身段,音乐家们发现,将手指放在琴弦的黄金分割点处,乐声就益发宏亮,音色就更加和谐;建筑师们发现,遵循黄金分割去设计殿堂,殿堂就更加雄伟庄重,去设计别墅,别墅将更使人感到舒适;科学家们发现,将黄金分割运用到生产实践和科学实验中,能够取得显著的经济效益……。黄金分割的应用极其广泛,不愧为几何学的一大宝藏。二) 学生体会:通过研究性学习,我们获得了一次亲身探索科学,感受科学的机会,对数学学习顿时产生了浓厚的兴趣。同时也体会到数学在我们生活中的重要性,让我们消除了“数学枯燥复杂,没有实际意义”的错误观念。对于黄金比例的内容,我们有了更深的了解,在惊讶其神奇作用的同时,也发现了其魅力之处。因此这次学习让我们收益良多。今后我们应该更主动,积极地参与到更多的研究学习中去,在实践中学习知识,锻炼解决问题的能力,更要学会学习。
2. 黄金分割在生活中的应用及例子
黄金分割在生活中的抄应用及例子有以下几点:
1、姿态优美,身材苗条的时装模特和偏偏起舞的舞蹈演员,他们的腿和身材的比例也近似于0.618的比值.
2.、生活中用的纸为黄金长方形,这样的长方形让人看起来舒服顺眼,正规裁法得到的纸张,不管其大小,如对于、8开、16开、32开等,都仍然是近似的黄金长方形.
3、节目主持人报幕,绝对不会站在舞台的中央,而总是站在舞台的1/3处,站在舞台上侧近于0.618的位置才是最佳的位置.
4、对人体解剖很有研究的意大利画家达·芬奇发现,人的肚脐位于身长的0.618处.科学家们还发现,当外界环境温度为人体温度的0.618倍时,人会感到最舒服.
5、无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618…有关的数据.还有,在古希腊神庙的设计中就用到了黄金分割.人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处.艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美.
3. 数学中黄金分割在生活中的应用
有趣的是,这个数字在自然界和人们生活中到处可见:人们的肚脐是人体总长的黄金分割点,人的膝盖是肚脐到脚跟的黄金分割点。大多数门窗的宽长之比也是0.618…;有些植茎上,两张相邻叶柄的夹角是137度28',这恰好是把圆周分成1:0.618……的两条半径的夹角。据研究发现,这种角度对植物通风和采光效果最佳。
建筑师们对数学0.618…特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618…有关的数据。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美。
数字0.618…更为数学家所关注,它的出现,不仅解决了许多数学难题(如:十等分、五等分圆周;求18度、36度角的正弦、余弦值等),而且还使优选法成为可能。优选法是一种求最优化问题的方法。如在炼钢时需要加入某种化学元素来增加钢材的强度,假设已知在每吨钢中需加某化学元素的量在1000—2000克之间,为了求得最恰当的加入量,需要在1000克与2000克这个区间中进行试验。通常是取区间的中点(即1500克)作试验。然后将试验结果分别与1000克和2000克时的实验结果作比较,从中选取强度较高的两点作为新的区间,再取新区间的中点做试验,再比较端点,依次下去,直到取得最理想的结果。这种实验法称为对分法。但这种方法并不是最快的实验方法,如果将实验点取在区间的0.618处,那么实验的次数将大大减少。这种取区间的0.618处作为试验点的方法就是一维的优选法,也称0.618法。实践证明,对于一个因素的问题,用“0.618法”做16次试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。因此大画家达·芬奇把0.618…称为黄金数。
0.618与战略战役
0.618,一个极为迷人而神秘的数字,而且它还有着一个很动听的名字——黄金分割律,它是古希腊著名哲学家、数学家毕达哥拉斯于2500多年前发现的。古往今来,这个数字一直被后人奉为科学和美学的金科玉律。在艺术史上,几乎所有的杰出作品都不谋而合地验证了这一著名的黄金分割律,无论是古希腊帕特农神庙,还是中国古代的兵马俑,它们的垂直线与水平线之间竟然完全符合1比0.618的比例。
也许,0.618在科学艺术上的表现我们已了解了很多,但是,你有没有听说过,0.618还与炮火连天、硝烟弥漫、血肉横飞的惨烈、残酷的战场也有着不解之缘,在军事上也显示出它巨大而神秘的力量?
0.618与武器装备
在冷兵器时代,虽然人们还根本不知道黄金分割率这个概念,但人们在制造宝剑、大刀、长矛等武器时,黄金分割率的法则也早已处处体现了出来,因为按这样的比例制造出来的兵器,用起来会更加得心应手。
当发射子弹的步枪刚刚制造出来的时候,它的枪把和枪身的长度比例很不科学合理,很不方便于抓握和瞄准。到了1918年,一个名叫阿尔文·约克的美远征军下士,对这种步枪进行了改造,改进后的枪型枪身和枪把的比例恰恰符合0.618的比例。
实际上,从锋利的马刀刃口的弧度,到子弹、炮弹、弹道导弹沿弹道飞行的顶点;从飞机进入俯冲轰炸状态的最佳投弹高度和角度,到坦克外壳设计时的最佳避弹坡度,我们也都能很容易地发现黄金分割率无处不在。
在大炮射击中,如果某种间瞄火炮的最大射程为12公里,最小射程为4公里,则其最佳射击距离在9公里左右,为最大射程的2/3,与0.618十分接近。在进行战斗部署时,如果是进攻战斗,大炮阵地的配置位置一般距离己方前沿为1/3倍最大射程处,如果是防御战斗,则大炮阵地应配置距己方前沿2/3倍最大射程处。
0.618与战术布阵
在我国历史上很早发生的一些战争中,就无不遵循着0.618的规律。春秋战国时期,晋厉公率军伐郑,与援郑之楚军决战于鄢陵。厉公听从楚叛臣苗贲皇的建议,把楚之右军作为主攻点,因此以中军之一部进攻楚军之左军;以另一部进攻楚军之中军,集上军、下军、新军及公族之卒,攻击楚之右军。其主要攻击点的选择,恰在黄金分割点上。
把黄金分割律在战争中体现得最为出色的军事行动,还应首推成吉思汗所指挥的一系列战事。数百年来,人们对成吉思汗的蒙古骑兵,为什么能像飓风扫落叶般地席卷欧亚大陆颇感费解,因为仅用游牧民族的彪悍勇猛、残忍诡谲、善于骑射以及骑兵的机动性这些理由,都还不足以对此做出令人完全信服的解释。或许还有别的更为重要的原因?仔细研究之下,果然又从中发现了黄金分割律的伟大作用。蒙古骑兵的战斗队形与西方传统的方阵大不相同,在它的5排制阵形中,人盔马甲的重骑兵和快捷灵动轻骑兵的比例为2:3,这又是一个黄金分割!你不能不佩服那位马背军事家的天才妙悟,被这样的天才统帅统领的大军,不纵横四海、所向披靡,那才怪呢。
马其顿与波斯的阿贝拉之战,是欧洲人将0.618用于战争中的一个比较成功的范例。在这次战役中,马其顿的亚历山大大帝把他的军队的攻击点,选在了波斯大流士国王的军队的左翼和中央结合部。巧的是,这个部位正好也是整个战线的“黄金点”,所以尽管波斯大军多于亚历山大的兵马数十倍,但凭借自己的战略智慧,亚历山大把波斯大军打得溃不成军。这一战争的深刻影响直到今天仍清晰可见,在海湾战争中,多国部队就是采用了类似的布阵法打败了伊拉克军队。
两支部队交战,如果其中之一的兵力、兵器损失了1/3以上,就难以再同对方交战下去。正因为如此,在现代高技术战争中,有高技术武器装备的军事大国都采取长时间空中打击的办法,先彻底摧毁对方1/3以上的兵力、武器,尔后再展开地面进攻。让我们以海湾战争为例。战前,据军事专家估计,如果共和国卫队的装备和人员,经空中轰炸损失达到或超过30%,就将基本丧失战斗力。为了使伊军的损耗达到这个临界点,美英联军一再延长轰炸时间,持续38天,直到摧毁了伊拉克在战区内428辆坦克中的38%、2280辆装甲车中的32%、3100门火炮中的47%,这时伊军实力下降至60%左右,这正是军队丧失战斗力的临界点。也就是将伊拉克军事力量削弱到黄金分割点上后,美英联军才抽出“沙漠军刀”砍向萨达姆,在地面作战只用了100个小时就达到了战争目的。在这场被誉为“沙漠风暴”的战争中,创造了一场大战仅阵亡百余人奇迹的施瓦茨科普夫将军,算不上是大师级人物,但他的运气却几乎和所有的军事艺术大师一样好。其实真正重要的并不是运气,而是这位率领一支现代大军的统帅,在进行战争的运筹帷幄中,有意无意地涉及了0.618,也就是说,他多多少少托了黄金分割律的福。
此外,在现代战争中,许多国家的军队在实施具体的进攻任务时,往往是分梯队进行的,第一梯队的兵力约占总兵力的2/3,第二梯队约占1/3。在第一梯队中,主攻方向所投入的兵力通常为第一梯队总兵力的2/3,助攻方向则为1/3。防御战斗中,第一道防线的兵力通常为总数的2/3,第二道防线的兵力兵器通常为总数的1/3。
拿破仑大帝败于黄金分割线?
0.618不仅在武器和一时一地的战场布阵上体现出来,而且在区域广阔、时间跨度长的宏观的战争中,也无不得到充分地展现。
一代枭雄的的拿破仑大帝可能怎么也不会想到,他的命运会与0.618紧紧地联系在一起。1812年6月,正是莫斯科一年中气候最为凉爽宜人的夏季,在未能消灭俄军有生力量的博罗金诺战役后,拿破仑于此时率领着他的大军进入了莫斯科。这时的他可是踌躇满志、不可一世。他并未意识到,天才和运气此时也正从他身上一点点地消失,他一生事业的顶峰和转折点正在同时到来。后来,法军便在大雪纷扬、寒风呼啸中灰溜溜地撤离了莫斯科。三个月的胜利进军加上两个月的盛极而衰,从时间轴上看,法兰西皇帝透过熊熊烈焰俯瞰莫斯科城时,脚下正好就踩着黄金分割线。
1941年6月22日,纳粹德国启动了针对苏联的“巴巴罗萨”计划,实行闪电战,在极短的时间里,就迅速占领了的苏联广袤的领土,并继续向该国的纵深推进。在长达两年多的时间里,德军一直保持着进攻的势头,直到1943年8月,“巴巴罗萨”行动结束,德军从此转入守势,再也没能力对苏军发起一次可以称之为战役行动的进攻。被所有战争史学家公认为苏联卫国战争转折点的斯大林格勒战役,就发生在战争爆发后的第17个月,正是德军由盛而衰的26个月时间轴线的黄金分割点。
古希腊巴特农神庙是举世闻名的完美建筑,它的高和宽的比是0.618。建筑师们发现,按这样的比例来设计殿堂,殿堂更加雄伟、美丽;去设计别墅,别墅将更加舒适、漂亮.连一扇门窗若设计为黄金矩形都会显得更加协调和令人赏心悦目
4. 列举一些黄金分割在生活中的应用
1、姿态优美,身材苗条的时装模特和偏偏起舞的舞蹈演员,他们的腿和身材的比例也近似于0.618的比值。
2.、生活中用的纸为黄金长方形,这样的长方形让人看起来舒服顺眼,正规裁法得到的纸张,不管其大小,如对于、8开、16开、32开等,都仍然是近似的黄金长方形。
3、节目主持人报幕,绝对不会站在舞台的中央,而总是站在舞台的1/3处,站在舞台上侧近于0.618的位置才是最佳的位置。
4、对人体解剖很有研究的意大利画家达·芬奇发现,人的肚脐位于身长的0.618处。科学家们还发现,当外界环境温度为人体温度的0.618倍时,人会感到最舒服。
5、无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618…有关的数据。还有,在古希腊神庙的设计中就用到了黄金分割。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美。
5. 关于数学中黄金分割的研究报告
黄金分割应用课题的研究成果报告 参加人员: *** *** *** 调查目的: 黄金数是数学的经典之一,为了让我们明白黄金分割的真面目,了解它在生活实际中的应用,也为了我们能更深入的了解美丽和谐的概念,让我们激起对数学的兴趣,所以我们决定研究它,揭开它神秘的面纱. 调查方法: 1.访问法,对老师进行访问
2.实际调查法:对现实生活中的一些物品,通过实际测量,发现黄金数
3.文献资料法:欧几里得的<<几何原本>>.<<算盘书>>等等 调查结果:经过调查发现以下几点:
早在公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派就研究过正五边形和正十边形的作图,说明那时他们已经触及甚至掌握了黄金分割.公元前4世纪,古希腊数学家欧多克索斯第一个系统研究了这一问题,并建立起比例理论., 公元前300年前后欧几里得撰写<<帕乔利>>时吸收了欧多克索斯的研究成果,进一步系统论述了黄金分割,成为最早的有关黄金分割的理论的论著.到19世纪黄金分割这一名称才逐渐通行.黄金分割有许多有趣的性质,人类对它的实际应用也很广泛.最著名的例子是优选学中的黄金分割法或0.618法,是由美国数学家基弗于1953年首先提出的,70年代在中国推广.
这个数学在自然界中和人们生活中到处可见:人们的肚脐是人体总长的黄金分割点,人的膝盖是肚脐到脚的黄金分割点.大多数门窗的宽长之比也是0.618.建筑师们对数学0.618特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,都与0.618有关
0.618也广泛应用于战争中,在战略战役中一个极为迷人而神秘的数字,而且它还有着一个很动听的名字----黄金分割率,它是古希腊著名哲学家`数学家毕达哥拉斯于2500多年前发现的.古往今来,这数字一直被后人奉为科学与美学的金科玉律/在艺术史上,几乎所有的杰出作品都不谋而合地验证这一著名的黄金分割率. 在武器装备上,我们也能很容易的发现黄金分割率无处不在.在大炮射击中,如果某种间瞄火炮的最大射程为12公里,最小射程为4公里,则其最佳射击距离在9公里左右,为最大射程的2/3,与0.618十分接近.在防御战斗中,第一道防线的兵力通常为总数的2/3,第二道防线的兵力通常为总数的1/3.
黄金分割与人的关系相当密切.近年来,在研究黄金分割与人体的关系时,发现了人体结构中有14个”黄金点”.12个”黄金矩形”和两个”黄金指数”. 黄金指数(1)反映鼻口关系的鼻唇指数(2)反映眼口关系的目唇指数 0.618.作为一个人体健美的标准尺度之一,是无可非议的,但不能忽略其存在着”模糊特性”,它与其它美学参数一样,都有一个允许变化的幅度,受种族`地区`个体差异的制约.
医学与0.618有着千丝万缕的联系,它可解释人为什么在环境22至24摄氏度时感觉最舒适.因为人的体温37与0.618的乘积为22.8.而且这一温度中肌体的新陈代谢`生理节奏和生理功能均处于最佳状态.科学家们还发现,当外界环境温度为人体温度的0.618时,人感到最舒服,现代医学研究还表明,0.618与养生之道息息相关.
在大自然中,植物叶子,千姿百态,生机盎然,给大自然带来了绿色世界.尽管叶子形态随种而不同,但细心观察还是会有发现的.有些植物的花瓣及主干上枝条的生长,也符合这种规律.你从植物茎的顶端向下看,发现上下层中相邻的两片叶子之间约成137.5度.可计算得到360-137.5=222.5 137.5/222.5也约为.618结果: 通过研究探索发现黄金分割不仅应用于生活实际,还应用于数学.艺术和美术中,黄金数还存在于大自然中.从这次研究中,我们学会了很多,也懂了许多课本中没有的知识,明白了数学美是不同于其它的美,这种美是独特的`内在的,它具有严格的比例美`艺术美`和谐美.通过这次研究,最大的收获不仅是了解黄金分割点,重要的是学会了一种审美的角度,一种审美的观点,这种审美观源于大千世界中,源于事物中的存在的黄金分割比.”美是到处都有的,不是缺少美,而是缺少发现”.如果我们能积极地去寻找,不论是什么难题都可以克服,只要有恒心,就能完成.数学,如果正确看待它,不但拥有真理,而且也具有至高无上的美,是一种冷而严肃的美.这种美不是投合我们天性微弱的方面,这种美没有绘画或音乐那样华丽的服饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到严格的只有伟大的艺术能显示的那种完美的境界.数学,对我来说,是那样富有魅力,在生活中只要我们善于观察,善于思考,将所学的知识与生活结合起来将回感到生活的乐趣.生活中处处都应用着数学的知识.就像黄金数一样.
6. 研究黄金分割在生活中的应用的收获和教训 研究黄金分割在生活中的应用的感受
我的经验是在给自己的店面装修墙裙是 使用了黄静分割 双色互补 有突出了重点颜色
7. 黄金分割在生活中的应用报告的研究背景
国旗的长与宽的比例,很多,书刊,展板,桌面的长宽比都接近黄金分割点。
8. 黄金分割在生活中的应用
有趣的是,这个数字在自然界和人们生活中到处可见:人们的肚脐是人体总长的黄金分割点,人的膝盖是肚脐到脚跟的黄金分割点。大多数门窗的宽长之比也是0.618…;有些植茎上,两张相邻叶柄的夹角是137度28',这恰好是把圆周分成1:0.618……的两条半径的夹角。据研究发现,这种角度对植物通风和采光效果最佳。
建筑师们对数学0.618…特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618…有关的数据。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美。
数字0.618…更为数学家所关注,它的出现,不仅解决了许多数学难题(如:十等分、五等分圆周;求18度、36度角的正弦、余弦值等),而且还使优选法成为可能。优选法是一种求最优化问题的方法。如在炼钢时需要加入某种化学元素来增加钢材的强度,假设已知在每吨钢中需加某化学元素的量在1000—2000克之间,为了求得最恰当的加入量,需要在1000克与2000克这个区间中进行试验。通常是取区间的中点(即1500克)作试验。然后将试验结果分别与1000克和2000克时的实验结果作比较,从中选取强度较高的两点作为新的区间,再取新区间的中点做试验,再比较端点,依次下去,直到取得最理想的结果。这种实验法称为对分法。但这种方法并不是最快的实验方法,如果将实验点取在区间的0.618处,那么实验的次数将大大减少。这种取区间的0.618处作为试验点的方法就是一维的优选法,也称0.618法。实践证明,对于一个因素的问题,用“0.618法”做16次试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。因此大画家达·芬奇把0.618…称为黄金数。
0.618与战略战役
0.618,一个极为迷人而神秘的数字,而且它还有着一个很动听的名字——黄金分割律,它是古希腊著名哲学家、数学家毕达哥拉斯于2500多年前发现的。古往今来,这个数字一直被后人奉为科学和美学的金科玉律。在艺术史上,几乎所有的杰出作品都不谋而合地验证了这一著名的黄金分割律,无论是古希腊帕特农神庙,还是中国古代的兵马俑,它们的垂直线与水平线之间竟然完全符合1比0.618的比例。
也许,0.618在科学艺术上的表现我们已了解了很多,但是,你有没有听说过,0.618还与炮火连天、硝烟弥漫、血肉横飞的惨烈、残酷的战场也有着不解之缘,在军事上也显示出它巨大而神秘的力量?
0.618与武器装备
在冷兵器时代,虽然人们还根本不知道黄金分割率这个概念,但人们在制造宝剑、大刀、长矛等武器时,黄金分割率的法则也早已处处体现了出来,因为按这样的比例制造出来的兵器,用起来会更加得心应手。
当发射子弹的步枪刚刚制造出来的时候,它的枪把和枪身的长度比例很不科学合理,很不方便于抓握和瞄准。到了1918年,一个名叫阿尔文·约克的美远征军下士,对这种步枪进行了改造,改进后的枪型枪身和枪把的比例恰恰符合0.618的比例。
实际上,从锋利的马刀刃口的弧度,到子弹、炮弹、弹道导弹沿弹道飞行的顶点;从飞机进入俯冲轰炸状态的最佳投弹高度和角度,到坦克外壳设计时的最佳避弹坡度,我们也都能很容易地发现黄金分割率无处不在。
在大炮射击中,如果某种间瞄火炮的最大射程为12公里,最小射程为4公里,则其最佳射击距离在9公里左右,为最大射程的2/3,与0.618十分接近。在进行战斗部署时,如果是进攻战斗,大炮阵地的配置位置一般距离己方前沿为1/3倍最大射程处,如果是防御战斗,则大炮阵地应配置距己方前沿2/3倍最大射程处。
0.618与战术布阵
在我国历史上很早发生的一些战争中,就无不遵循着0.618的规律。春秋战国时期,晋厉公率军伐郑,与援郑之楚军决战于鄢陵。厉公听从楚叛臣苗贲皇的建议,把楚之右军作为主攻点,因此以中军之一部进攻楚军之左军;以另一部进攻楚军之中军,集上军、下军、新军及公族之卒,攻击楚之右军。其主要攻击点的选择,恰在黄金分割点上。
把黄金分割律在战争中体现得最为出色的军事行动,还应首推成吉思汗所指挥的一系列战事。数百年来,人们对成吉思汗的蒙古骑兵,为什么能像飓风扫落叶般地席卷欧亚大陆颇感费解,因为仅用游牧民族的彪悍勇猛、残忍诡谲、善于骑射以及骑兵的机动性这些理由,都还不足以对此做出令人完全信服的解释。或许还有别的更为重要的原因?仔细研究之下,果然又从中发现了黄金分割律的伟大作用。蒙古骑兵的战斗队形与西方传统的方阵大不相同,在它的5排制阵形中,人盔马甲的重骑兵和快捷灵动轻骑兵的比例为2:3,这又是一个黄金分割!你不能不佩服那位马背军事家的天才妙悟,被这样的天才统帅统领的大军,不纵横四海、所向披靡,那才怪呢。
马其顿与波斯的阿贝拉之战,是欧洲人将0.618用于战争中的一个比较成功的范例。在这次战役中,马其顿的亚历山大大帝把他的军队的攻击点,选在了波斯大流士国王的军队的左翼和中央结合部。巧的是,这个部位正好也是整个战线的“黄金点”,所以尽管波斯大军多于亚历山大的兵马数十倍,但凭借自己的战略智慧,亚历山大把波斯大军打得溃不成军。这一战争的深刻影响直到今天仍清晰可见, 在海湾战争中,多国部队就是采用了类似的布阵法打败了伊拉克军队。
两支部队交战,如果其中之一的兵力、兵器损失了1/3以上,就难以再同对方交战下去。正因为如此,在现代高技术战争中,有高技术武器装备的军事大国都采取长时间空中打击的办法,先彻底摧毁对方1/3以上的兵力、武器,尔后再展开地面进攻。让我们以海湾战争为例。战前,据军事专家估计,如果共和国卫队的装备和人员,经空中轰炸损失达到或超过30%,就将基本丧失战斗力。为了使伊军的损耗达到这个临界点,美英联军一再延长轰炸时间,持续38天,直到摧毁了伊拉克在战区内428辆坦克中的38%、2280辆装甲车中的32%、3100门火炮中的47%,这时伊军实力下降至60%左右,这正是军队丧失战斗力的临界点。也就是将伊拉克军事力量削弱到黄金分割点上后,美英联军才抽出“沙漠军刀”砍向萨达姆,在地面作战只用了100个小时就达到了战争目的。在这场被誉为“沙漠风暴”的战争中,创造了一场大战仅阵亡百余人奇迹的施瓦茨科普夫将军,算不上是大师级人物,但他的运气却几乎和所有的军事艺术大师一样好。其实真正重要的并不是运气,而是这位率领一支现代大军的统帅,在进行战争的运筹帷幄中,有意无意地涉及了0.618,也就是说,他多多少少托了黄金分割律的福。
此外,在现代战争中,许多国家的军队在实施具体的进攻任务时,往往是分梯队进行的,第一梯队的兵力约占总兵力的2/3,第二梯队约占1/3。在第一梯队中,主攻方向所投入的兵力通常为第一梯队总兵力的2/3,助攻方向则为1/3。防御战斗中,第一道防线的兵力通常为总数的2/3,第二道防线的兵力兵器通常为总数的1/3。
拿破仑大帝败于黄金分割线?
0.618不仅在武器和一时一地的战场布阵上体现出来,而且在区域广阔、时间跨度长的宏观的战争中,也无不得到充分地展现。
一代枭雄的的拿破仑大帝可能怎么也不会想到,他的命运会与0.618紧紧地联系在一起。1812年6月,正是莫斯科一年中气候最为凉爽宜人的夏季,在未能消灭俄军有生力量的博罗金诺战役后,拿破仑于此时率领着他的大军进入了莫斯科。这时的他可是踌躇满志、不可一世。他并未意识到,天才和运气此时也正从他身上一点点地消失,他一生事业的顶峰和转折点正在同时到来。后来,法军便在大雪纷扬、寒风呼啸中灰溜溜地撤离了莫斯科。三个月的胜利进军加上两个月的盛极而衰,从时间轴上看,法兰西皇帝透过熊熊烈焰俯瞰莫斯科城时,脚下正好就踩着黄金分割线。
1941年6月22日,纳粹德国启动了针对苏联的“巴巴罗萨”计划,实行闪电战,在极短的时间里,就迅速占领了的苏联广袤的领土,并继续向该国的纵深推进。在长达两年多的时间里,德军一直保持着进攻的势头,直到1943年8月,“巴巴罗萨”行动结束,德军从此转入守势,再也没能力对苏军发起一次可以称之为战役行动的进攻。被所有战争史学家公认为苏联卫国战争转折点的斯大林格勒战役,就发生在战争爆发后的第17个月,正是德军由盛而衰的26个月时间轴线的黄金分割点。
古希腊巴特农神庙是举世闻名的完美建筑,它的高和宽的比是0.618。建筑师们发现,按这样的比例来设计殿堂,殿堂更加雄伟、美丽;去设计别墅,别墅将更加舒适、漂亮.连一扇门窗若设计为黄金矩形都会显得更加协调和令人赏心悦目
9. 黄金分割在现实生活中的应用
有趣的是,这个数字在自然界和人们生活中到处可见:人们的肚脐是人体总长的黄金分割点,人的膝盖是肚脐到脚跟的黄金分割点。大多数门窗的宽长之比也是0.618…;有些植茎上,两张相邻叶柄的夹角是137度28',这恰好是把圆周分成1:0.618……的两条半径的夹角。据研究发现,这种角度对植物通风和采光效果最佳。
黄金分割被认为是建筑和艺术中最理想的比例。建筑师们对数字0.618…特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.618…有关的数据。还有,在古希腊神庙的设计中就用到了黄金分割。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.618…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.618…处,能使琴声更加柔和甜美。
数字0.618…更为数学家所关注,它的出现,不仅解决了许多数学难题(如:十等分、五等分圆周;求18度、36度角的正弦、余弦值等),而且还使优选法成为可能。优选法是一种求最优化问题的方法。如在炼钢时需要加入某种化学元素来增加钢材的强度,假设已知在每吨钢中需加某化学元素的量在1000—2000克之间,为了求得最恰当的加入量,需要在1000克与2000克这个区间中进行试验。通常是取区间的中点(即1500克)作试验。然后将试验结果分别与1000克和2000克时的实验结果作比较,从中选取强度较高的两点作为新的区间,再取新区间的中点做试验,再比较端点,依次下去,直到取得最理想的结果。这种实验法称为对分法。但这种方法并不是最快的实验方法,如果将实验点取在区间的0.618处,那么实验的次数将大大减少。这种取区间的0.618处作为试验点的方法就是一维的优选法,也称0.618法。实践证明,对于一个因素的问题,用“0.618法”做16次试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。因此大画家达·芬奇把0.618…称为黄金数。
10. 生活中的黄金分割的研究论文
黄金分割在生活中的应用论文 美国著名心理学家布鲁纳指出:“学习者不应是信息的被动接受者,而应是知识获取过程的主动参与者。”在数学实践活动课的教学中,就应坚持以生为本的育人原则,充分挖掘每个学生的潜能,让学生通过观察、操作、分析、讨论、交流、猜测、合作等学习方式,引导学生自主学习,激发学生学习数学的兴趣,促进学生主动地、富有个性地学习,使学生真正成为学习的主人。 我们常常听说有“黄金分割”这个词,“黄金分割”当然不是指的怎样分割黄金,这是一个比喻的说法,就是说分割的比例像黄金一样珍贵。那么这个比例是多少呢?是0.618。人们把这个比例的分割点,叫做黄金分割点,把0.618叫做黄金数。并且人们认为如果符合这一比例的话,就会显得更美、更好看、更协调。在生活中,对“黄金分割”有着很多的应用。 曾经,美国科学家在对人类认识能力的研究中发现,让一个只有6个月大的婴儿看几幅不同的女性照片时,婴儿会长时间地盯住其中那幅最漂亮的女性的照片看并开心地笑,而让他看比较丑的照片时,他不仅不爱看甚至会哭泣。当然,这所谓的“漂亮”、“丑”是以已经有了一定的审美能力的成年人的标准来说的,当然也是符合形式美的标准的。这里就出现了一个问题,刚刚出生几个月大的婴儿为什么会与成年人(受过各种教育)在对形式美的选择上是相同的?这是不是说明了的确存在某种对人类来说永恒的、不以人的意志为转移的一些最基本的标准支配人的审美活动?如果存在的话,它对似乎已经被学术界公认为无法解决(或者说是无效的问题)的美学的千年难题——美的本质问题——的讨论,会有什么样的启发?我们试图通过对同样在历史上被认为是一个“神秘”现象的“黄金分割”比例问题进行分析,对这个题目加以研究。 经过一个学期的学习和研究,我在其中得到了很多知识。由于人们对自然界的认识日益深入,人类关于“黄金分割比”这一比例的了解也越来越丰富。 黄金分割的历史:人们认为,黄金分割作图与正五边形、正十边形和五角星形的作图有关——特别是由五角星形作图的需要引起的。五角星形是一种很耐人寻味的图案,世界许多国家国旗上的“星”都画成五角形。现今有将近40个国家(如中国、美国、朝鲜、土耳其、古巴等等)的国旗上有五角星。为什么是五角而不是其他数目的角?也许是古代留下来的习惯。五角星形的起源甚早,现在发现最早的五角星形图案是在幼发拉底河下游马鲁克地方(现属伊拉克)发现的一块公元前3200年左右制成的泥板上。古希腊的毕达哥拉斯学派用五角星形作为他们的徽章或标志,称之为“健康”。可以认为毕达哥拉斯已熟知五角星形的作法,由此可知他已掌握了黄金分割的方法。现在人一般认为,黄金分割是由公元前6世纪的毕达哥拉斯发现的。 系统论述黄金分割的最早记载是欧几里得的《几何原本》,在该书第四卷中记述了用黄金分割作五边形、十边形的问题。 黄金分割的应用与我们的生活息息相关,无论在美学、人体、战争、建筑、饮食、音乐还是衣着中有着很大的关联。例如:在音乐中,《降D大调夜曲》是三部性曲式。全曲不计前奏共76小节,理论计算黄金分割点应在46小节,再现部恰恰位于46小节,是全曲力度最强的高潮所在,真是巧夺天工。我们再举一首大型交响音乐的范例,俄国伟大作曲家里姆斯-柯萨科夫在他的《天方夜谭》交响组曲的第四乐章中,写至辛巴达的航船在汹涌滔天的狂涛恶浪里,无可挽回地猛撞在有青铜骑士像的峭壁上的一刹那,在整个乐队震耳欲聋的音浪中, 乐队敲出一记强有力的锣声,锣声延长了六小节,随着它的音响逐渐消失,整个乐队力度迅速下降,象征着那艘支离破碎的航船沉入到海底深渊。在全曲最高潮也就是"黄金点"上,大锣致命的一击所造成的悲剧性效果慑人心魂。 贝多芬《悲怆奏鸣曲》Op.13第二乐章是如歌的慢板,回旋曲式,全曲共73小节。理论计算黄金分割点应在45小节,在43小节处形成全曲激越的高潮,并伴随着调式、调性的转换,高潮与黄金分割区基本吻合。 黄金律历来被染上瑰丽诡秘的色彩,被人们称为"天然合理"的最美妙的形式比例。世界上到处都存在数的美,对于我们的眼睛,尤其是对我们学习音乐的人的耳朵来说,"美是到处都有的,不是缺乏美,而是缺少发现"。 想象一下如何让一根很普通的细橡皮筋发出“哆来咪”的声音?把它拉紧,固定住,拨动一下,就是“1”,然后量出其长,作一道初三几何题——把这条“线段”进行黄金分割, 可以测出“分割”得到的两条线段中较长的一段,约是原线段长度的0.618倍。捏住这个点,拨动较长的那段“弦”,就发出“2”;再把这段较长线进行黄金分割,就找到了“3”, 以此类推“4、5、6、7”同样可以找到。 我国一位二胡演奏家在漫长的演奏生涯中发现 ,如果把二胡的“千斤”放在琴弦某处,音色会无与伦比的美妙。经过数学家验证,这一点恰恰是琴弦的黄金分割点0.618!黄金比值,在创造着奇迹! 偶然吗?不,在人们身边,到处都有0.618的“杰作”:人们总是把桌面、门窗等做成长方形、宽与长比值为0.618。在数学上,0.618更是大显神通。0.618,美的比值、美的色彩、美的旋律,广泛地体现在人们的日常生活中,与人们关系甚密。0.618,奇妙的数字!它创造了无数的美,统一着人们的审美观。 我们要首先感受并体会到数学学习中的美。数学美不同于其它的美,这种美是独特的、内在的。这种美,正如英国著名哲学家、数理逻辑学家罗素所说:“数学,如果正确地看它,不但拥有真理,而且也具有至高无上的美,正象雕刻的美,是一种冷而严肃的美。这种美不是投合我们天性的微弱的方面,这种美没有绘画或音乐那样华丽的服饰,它可以纯净到崇高的地步,能够达到严格的只有伟大的艺术能显示的那种完满的境界。”课堂上老师经常给我们讲数学美,通过高等数学的学习,我渐渐地领略到数学美的真正含义,这种感觉是奇异的、微妙的,是可以神会而难以言传的,数学,对我来说,是那样的富有魅力……在生活中只要我们善于观察,善于思考,将所学的知识与生活结合起来将会感到数学的乐趣。生活中处处都应用着数学的知识。