廣東科學中心「院士說」| 0.618033988……黃金分割的奧妙

2021年10月14日12:47:05 科學 1563

原作始發於 廣東科學中心 官方微信公眾號

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導語

「哇,她的身材好接近黃金分割比例哦……」

「嗯,這幅攝影作品的構圖採用了黃金分割比例……」

生活中,我們經常聽到「黃金分割」,那麼它到底是個什麼,為什麼它在諸如繪畫、雕塑、音樂、建築等藝術領域,甚至在管理、工程設計等方面有著不可忽視的作用呢?

這一期【院士說】,讓我們隨著杜院士一起深入了解「黃金分割」!


關於黃金分割的起源

「一對兔子一個月能生一對新的小兔子,接著,這對兔子還會再生下去,而新的一對小兔子也將開始生新的一對小兔子,如此類推,一年下來會有多少小兔子?」


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1202年,義大利會計師李奧納多·斐波那契(Leonardo Fibonacci,又稱Leonardo of Pisa)寫了一本「計算書(Liber Abaci)」。

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這本大部頭是歐洲第一部用上了阿拉伯數字(其實是印度人發明的)的書,裡面的內容包羅甚廣。包括如何使用算盤我們中國人發明的),如何記賬、如何計算利息等等。關於小兔子的問題也列在其中。

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回到小兔子的問題。這個問題的解是這樣的:

第1個月:1(對)

第2個月:1+1=2

第3個月:1+2=3

第4個月:2+3=5

第5個月:3+5=8

第6個月:5+8=13

第11個月(1年):55+89=144

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所以,一共是144對,288隻。0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34,…,被稱之為斐波那契數列。有個簡單的公式可以推算:

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如果我們再計算這個數列的比例:

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當數列很長時(即n趨於無限大時),就有:

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這就是著名的黃金分割率了。

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斐波那契在他的「計算書」中還使用了分數的記號以及平方根的記號。這在世界上都是第一次。


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不過,斐波那契的最大貢獻也許是他詳細地講述收支平衡記賬的方法。直到今天,大至國家地區、小至家庭個人,都在使用這個簡單但行之有效的方法。


黃金分割率的應用

黃金分割率 0.618033988...,是一個充滿無窮魔力的的無理數。它不但在數學中扮演著神奇的角色,而且在自然、建築、美學、藝術、軍事、音樂等等領域都可以找到這個神奇數字的存在。

美學藝術圈

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自然圈

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建築圈

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在你的生活中,還有哪些是黃金分割的應用?也許你家貓貓的睡姿就是一個完美的黃金分割,不信你看!

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撰稿 | 杜如虛

編輯 | 小山

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