有一个谜语:有一样东西,看不见,摸不着,它却无处不在,请问它是什么?谜底是:空气。而数学,也像空气一样,看不见,摸不着,它却时时刻刻存在于我们身边。
一、奇妙的“黄金数”
取一条线段,在线段上找到一个点,使这个点将线段分成一长一短两部分,而长段与短段的比恰好等于整段与长段的比,这个点就是这条线段的黄金分割点。这个比值为1∶0.618,而0.618就叫作“黄金数”。
有趣的是,这个数在生活中随处可见:人的肚脐是人体总长的黄金分割点;有些植物茎上相邻的两片叶子的夹角恰好是把圆周分成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0.618特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎圣母院,或是近代的埃菲尔铁塔,都少不了0.618这个数。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影的主体大都在画面的0.618处。音乐家们则认为将琴马放在琴弦的0.618处会使琴声更柔和甜美。
0.618还使优选法成为可能。优选法是一种求最优化问题的方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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,通常是取区间的中点进行试验,然后将实验结果分别与1000克与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实验,直到得到最理想的效果为止。但这种方法效率不高,如果将试验点取在区间的0.618处,效率将大大提高,这种方法被称作“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,就可以达到前一种方法做2500次试验的效果!
“黄金数”在生活中竟有如此多的实例和运用。或许,在它的身上还有更多的奥秘等待我们去探寻,使它能更好地为我们服务,为我们解决更多问题。
二、美妙的轴对称
如果在一个图形上能找到一条直线,将这个图形沿这条直线对折可以使两边完全重合,这样的图形就叫作轴对称图形,这条直线叫作对称轴。
如果仔细观察,可以发现飞机是一个标准的轴对称物体。俯视看,它的机翼、机身、机尾都呈左右对称。轴对称使它飞行起来更平稳。如果飞机没有轴对称,那飞行起来就会东倒西歪,那时,还有谁愿意乘飞机呢?
再仔细观察,不难发现有许多艺术品也成轴对称。举个最简单的例子——桥,它算是生活中最常见的艺术品了(应该算艺术品吧)。就拿金华的桥来说:通济桥、金虹桥、双龙大桥、河磐桥……个个都呈轴对称。中国的古代建筑就更明显了,古代宫殿基本上都呈轴对称。
轴对称还是一种生物现象:人的耳、眼、四肢,都是对称生长的。耳的轴对称,使我们听到的声音具有强烈的立体感,还可以确定声源的位置;而眼的对称,可以使我们看物体更准确。可见我们的生活离不开轴对称。
数学离我们很近,它体现在生活的方方面面。我们离不开数学,数学无处不在。上面只是两个极普通的例子,这样的例子根本举不完。我认为,生活中的数学能给人带来更多的发现。
论文作者:文可欣
论文发表刊物:《素质教育》2020年4月总第340期
论文发表时间:2020/2/27
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