每到仲夏,各地的向日葵就逐渐进入花期,人们对向日葵的喜爱是发自内心的:很多人都亲手种过向日葵,因为它能给人带来喜悦和对幸福的憧憬。
了解向日葵的数学之美,先来复习两个数学概念。
第一个叫斐波那契数列,也叫兔子数列,它是这样的:
1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144……
数列中每项是它前两项的和。
第二个概念叫黄金分割,即0.618。
请仔细观察兔子数列,如果用前一项除以后一项,即:
1÷1=1
1÷2=0.5
2÷3=0.666…
3÷5=0.5
5÷8=0.625
……
55÷89=0.617977…
……
144÷233=0.618025…
……
46368÷75025=0.6180339886…
……
不难发现,这个前一项除以后一项的值越来越逼近黄金分割0.618。
我们再来观察向日葵,如下图:
图中,逆时针的绿色螺线共有13条,顺时针的蓝色螺线共有21条,13和21正是斐波那契数列中的两项。较大向日葵的逆顺螺线数目可以是(89,144),更大的甚至可以达到(144,233)。
后来,数学家们还发现向日葵圆盘中螺线的发散角是137.5º。我们知道,圆盘一周是360º,而360º-137.5º=222.5º,137.5º÷222.5º≈0.618,又是一个黄金分割。
对于向日葵来说,在有限的空间里开出足够多的花并结出足够多的种子是第一要 务,在漫长的进化过程中,自然选择让向日葵有了可以用黄金分割来解释的数学之美。