数学漫步:开启一场奇妙之旅

作者: 赵章志

神奇的黄金分割比

黄金分割比听起来很复杂,但其实用初中的知识点就能解释。黄金分割比是著名的无理数,近似值是0.618,它是怎么计算出来的呢?将一条线段AB分割成两个部分AC和BC,AC为较长的部分,BC为较短的部分,如果AC与AB的比值等于BC与AC的比值,则为黄金分割比。黄金分割比的名字寓意很简单,是指这个分割比例比黄金还珍贵。如果符合这个比例,那么无论是从视觉上、感觉上还是在实际应用中,都能够有很好的表现。

人之所以觉得黄金分割比美妙,是因为我们的身体也包含黄金分割比。人体的消化道长约9米,承担消化吸收任务的小肠长约5.5米,后者与前者的比例接近0.618。从饮食结构上看,当膳食中碳水化合物的供热量占总热量的61.8%时,人一天的热量摄取才足够。人体内的水分约占体重的61.8%,为了保持水平衡,每个人每天要喝5杯水,因为半固体食物供给的水和人体内部合成的水约为1?500毫升,而每天失去和需要补充的水约为2?500毫升,这个比值又刚好接近0.618。这些巧合恰恰显示出了黄金分割比的魅力。

黄金分割比在生活中有什么应用呢?其实,利用黄金分割比能够减少试验的时间。比如,如果要在0到100之间猜一个确定的数字,我们可以从61和62开始猜,下一次继续从新的区间范围内的0.618位置开始猜,这样可以大大提升猜中的概率。

黄金分割比的艺术性和和谐性都很强,在生活中的应用十分广泛。比如,很多女性都喜欢穿高跟鞋,为什么穿高跟鞋会显得身材更好呢?其实这就涉及黄金分割比的原理,穿了高跟鞋能拉长腿部线条,让人的身材比例更趋向于接近黄金分割比。

除了在生活中的应用,黄金分割比在艺术领域的应用也是十分多元的。在绘画领域,达·芬奇创作的油画《蒙娜丽莎》之所以看起来和谐而美好,就是因为其构图符合黄金分割比。达·芬奇钟爱黄金分割比,其作品《维特鲁威人》《最后的晚餐》中都存在这一比例。在建筑领域,巴黎圣母院、埃菲尔铁塔等也都有黄金分割比的影子。如果想研究艺术,不了解一些数学知识是难以胜任的。如果大家有兴趣,可以找一找相关的图片,从中发现黄金分割比的美妙。

美妙的勾股定理

对于勾股定理,很多初中生都不陌生。中国古代称直角三角形为“勾股形”,其中较短的直角边是勾,较长的直角边是股,勾股定理就是指在两条直角边中发现的定理。勾股定理也被称为“商高定理”“毕达哥拉斯定理”,其实,在商朝时,商高就发现了勾三股四弦五的特征,而在公元前六世纪,毕达哥拉斯发现了三角形斜边的平方等于直角边的平方和的规律。

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勾股定理开启了我们用数形结合思想解决实际问题的大门,它并不是一个冷冰的定理,而是充满了有趣的验证。除了商高、毕达哥拉斯之外,达·芬奇等人也验证了勾股定理。达·芬奇不仅是艺术天才,而且在数学研究领域也颇有造诣。

毕达哥拉斯是一个数学天才,他发现了有趣的毕达哥拉斯树。毕达哥拉斯树扎根之后,第一年吸收养分冲出一个小方块木桩,第二年抽出两个方块树枝,第三年又发出四块方块树芽,最后就能形成一棵很漂亮的大树。毕达哥拉斯树也被称为“勾股树”,说明了它和勾股定理之间的关系。

毕达哥拉斯树在生活中有很广泛的应用,它具有鲜明的规律,每一层多出来的面积都具有相等的特点,随着指数的增长,自相似分型的特点就变得更加明显。在大自然中,树、西蓝花、海岸边缘等都有毕达哥拉斯树的影子。数学家们当然不会放过这么好玩的勾股定理,所以就有了鹦鹉螺模型、猫耳朵模型等众多样式。

勾股定理实在是奇妙,它可以被用来解决很多数学问题。如果直角三角形的边长都是整数,知道一条边的长度,另外两条边的长度就迎刃而解了。在实际的学习中,我们也会遇到类似的题目,比如,一个直角三角形的三边长都是整数,直角边长度分别是8和a,斜边长度是c,根据勾股定理可以得知,c一定大于a,这样一来,我们只需要将可能的情况加以验证,就能求出a和c的具体数值了。

生活中处处有数学

数学不仅仅存在于书本中,更融合于生活的方方面面,生活中的一花一木、一草一树都可能蕴含数学的奥秘。只有出去走一走、看一看,我们才能发现生活中的数学之美,才能有效认知并理解数学对人类社会产生的推进作用。初中数学知识点在生活中的应用是非常广泛的,而其在生活中的应用也为初中数学增添了很多精彩和趣味。让我们在日常生活中寻找数学,开启一场奇妙之旅吧。

作者单位|甘肃省积石山县癿藏中学

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