数学|自然界中的数学: 数学在自然界中的几种绝妙表现


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你是否曾经停下来环顾四周 , 注意到我们周围世界中的神奇的形状和图案?数学构成了自然世界的基石 , 并以惊人的方式展现出来 。 下面是一些自然界数学的例子 。
斐波那契序列(The Fibonacci Sequence)
斐波那契数列(Fibonacci sequence) , 又称黄金分割数列 , 因数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)以兔子繁殖为例子而引入 , 故又称为“兔子数列” , 指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、……在数学上 , 斐波那契数列以如下被以递推的方法定义:F(0)=0 , F(1)=1F(n)=F(n - 1)+F(n - 2)(n≥ 2 , n∈ N*)在现代物理、准晶体结构、化学等领域 , 斐波纳契数列都有直接的应用 。 它是一个简单而深奥的数列 。 序列从数字1和1开始 , 然后每个后续的数字通过将前面的两个数字相加来找到 。 因此 , 在1和1之后 , 下一个数字是2(1 + 1) 。 下一个数字是3(1 + 2), 然后是5(2 + 3), 如此类推 。
值得注意的是 , 序列中的数字在自然界中经常可以看到 。 一些例子包括松果的螺旋数 , 菠萝或向日葵的种子数 , 或一朵花的花瓣数 。

向日葵的两条螺旋线符合斐波那契数列的数字规律

松果的螺旋数
斐波那契数列中的数字还形成了一个独特的形状 , 被称为斐波那契螺旋 , 我们在自然界中看到它的形式是贝壳和飓风的形状 。

贝壳的形状
自然界的分形(Fractals in Nature):
分形是我们在自然界中看到的另一种有趣的数学形状 。 分形是一种相似的、重复的形状 , 这意味着同样的基本形状在形状本身中反复出现 。 换句话说 , 如果你要放大或缩小 , 整个形状都是一样的 。

蕨类植物的叶子
分形构成了我们世界的许多方面 , 包括蕨类植物的叶子、树枝、我们大脑中的神经元分支和海岸线 。

神经元分支
自然界的六边形(Hexagons in Nature):
自然界的另一个几何奇观是六边形 。 一个正六边形有六条等长的边 , 这种形状在我们周围的世界中随处可见 。 自然界中使用六边形最常见的例子是蜜蜂的蜂巢 。

蜂巢
蜜蜂用六边形来建造它们的蜂巢 。 但是你知道每一片雪花都是六边形的吗?

气泡
我们还可以在气泡中看到六边形 , 它们组成了一个筏形气泡 。 虽然我们通常认为气泡是圆的 , 但当许多气泡在水面上挤在一起时 , 它们就形成了六边形 。
自然界中的同心圆(Concentric Circles in Nature):
自然界另一种常见的形状是一组同心圆 。 同心圆是指所有的圆都有同一个圆心 , 但有不同的半径 。 这意味着这些圆的大小各不相同 , 一个在另一个里面 。
一个常见的例子是 , 当某物撞击水面时 , 池塘会产生涟漪 。 但我们也能在洋葱的层层中看到同心圆 , 以及随着洋葱的生长和老化而形成的树木年轮 。

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