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文檔簡介

自然界中的數(shù)學(xué)你是否曾經(jīng)停下來環(huán)顧四周,注意到我們周圍世界中的神奇的形狀和圖案?數(shù)學(xué)構(gòu)成了自然世界的基石,并以驚人的方式展現(xiàn)出來。下面是一些自然界數(shù)學(xué)的例子。斐波那契序列(TheFibonacciSequence)斐波那契數(shù)列(Fibonaccisequence),又稱黃金分割數(shù)列,因數(shù)學(xué)家萊昂納多·斐波那契(LeonardoFibonacci)以兔子繁殖為例子而引入,故又稱為“兔子數(shù)列”,指的是這樣一個(gè)數(shù)列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在數(shù)學(xué)上,斐波那契數(shù)列以如下被以遞推的方法定義:F(0)=0,F(xiàn)(1)=1,F(xiàn)(n)=F(n-1)+F(n-2)(n≥2,n∈N*)在現(xiàn)代物理、準(zhǔn)晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)等領(lǐng)域,斐波納契數(shù)列都有直接的應(yīng)用。它是一個(gè)簡單而深?yuàn)W的數(shù)列。序列從數(shù)字1和1開始,然后每個(gè)后續(xù)的數(shù)字通過將前面的兩個(gè)數(shù)字相加來找到。因此,在1和1之后,下一個(gè)數(shù)字是2(1+1)。下一個(gè)數(shù)字是3(1+2),然后是5(2+3),如此類推。值得注意的是,序列中的數(shù)字在自然界中經(jīng)??梢钥吹健R恍├影ㄋ晒穆菪龜?shù),菠蘿或向日葵的種子數(shù),或一朵花的花瓣數(shù)。

上圖:向日葵的兩條螺旋線符合斐波那契數(shù)列的數(shù)字規(guī)律

上圖:松果的螺旋數(shù)斐波那契數(shù)列中的數(shù)字還形成了一個(gè)獨(dú)特的形狀,被稱為斐波那契螺旋,我們在自然界中看到它的形式是貝殼和颶風(fēng)的形狀。

上圖:貝殼的形狀自然界的分形(FractalsinNature):分形是我們在自然界中看到的另一種有趣的數(shù)學(xué)形狀。分形是一種相似的、重復(fù)的形狀,這意味著同樣的基本形狀在形狀本身中反復(fù)出現(xiàn)。換句話說,如果你要放大或縮小,整個(gè)形狀都是一樣的。

上圖:蕨類植物的葉子分形構(gòu)成了我們世界的許多方面,包括蕨類植物的葉子、樹枝、我們大腦中的神經(jīng)元分支和海岸線。

上圖:神經(jīng)元分支自然界的六邊形(HexagonsinNature):自然界的另一個(gè)幾何奇觀是六邊形。一個(gè)正六邊形有六條等長的邊,這種形狀在我們周圍的世界中隨處可見。自然界中使用六邊形最常見的例子是蜜蜂的蜂巢。

上圖:蜂巢蜜蜂用六邊形來建造它們的蜂巢。但是你知道每一片雪花都是六邊形的嗎?

上圖:氣泡我們還可以在氣泡中看到六邊形,它們組成了一個(gè)筏形氣泡。雖然我們通常認(rèn)為氣泡是圓的,但當(dāng)許多氣泡在水面上擠在一起時(shí),它們就形成了六邊形。自然界中的同心圓(ConcentricCirclesinNature):自然界另一種常見的形狀是一組同心圓。同心圓是指所有的圓都有同一個(gè)圓心,但有不同的半徑。這意味著這些圓的大小各不相同,一個(gè)在另一個(gè)里面。一個(gè)常見的例子是,當(dāng)某物撞擊水面時(shí),池塘?xí)a(chǎn)生漣漪。但我們也能在洋蔥的層層中看到同心圓,以及隨著洋蔥的生長和老化而形成的樹木年輪。

上圖:年輪如果你住在樹林附近,你可能會(huì)去找一棵倒下的樹來數(shù)一數(shù)它的年輪,或者去找一個(gè)由幾乎完美的同心圓構(gòu)成的圓蛛網(wǎng)。

上圖:圓蛛網(wǎng)外層空間的數(shù)學(xué)(MathinOuterSpace):遠(yuǎn)離地球,我們也可以在外太空看到許多相同的數(shù)學(xué)特征。

上圖:行星沿同心圓的軌道繞太陽運(yùn)行例如,我們

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