您可能看到过,花瓣对称排列,花朵呈现出辐射对称形状,叶子沿着植物茎秆相互叠起,所有这一切向我们展示了许多美丽的数学模式。
茉莉花瓣曲线
人类很早就从植物中看到了数学特征:花瓣对称地排列在花托边缘,有些植物的种子是圆的,有些是刺状,有些则是轻巧的伞状……
创立坐标法的著名数学家笛卡尔,根据他所研究的一簇花瓣和叶形曲线特征,列出了x^3+y^3-3axy=0的方程式,这就是现代数学中有名的“笛卡尔叶线”(或者叫“叶形线”),数学家还为它取了一个诗意的名字——茉莉花瓣曲线。
植物中的斐波那契数列
向日葵
科学家发现,植物的花瓣、萼片、果实的数目以及其他方面的特征,都非常吻合于一个怪异的数列——知名的斐波那契数列:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89……
向日葵种子的排列方式,就是一种典型的数学模式。
仔细观察向日葵圆盘,你会发现两组螺旋线,一组顺时针螺旋,另一组逆时针螺旋,并相互镶嵌。尽管不同的向日葵品种在顺时针和逆时针方向以及螺旋之上的种子数量不同,但它们通常不会超过34和55、55和89或89和144这三组数字。这些数字组是斐波那契数列中两个相邻的数字,之后一个数字是顺时针缠绕的导线数,之后一个数字是逆时针缠绕的导线数。
对称的植物
1、螺旋芦荟
它最特别的是其对称及五尖的螺旋状,虽然被指是濒危物种,但却没有被列在世界自然保护联盟红色名录内。
2、罗马花椰菜
罗马花椰菜,俗称青宝塔,是一种可食用的花椰菜,16世纪发现于意大利。十字花科芸薹属甘蓝种一二年生草木植物。吸引了无数的数学家和物理学家加以研究。
3、半边莲
坦桑尼亚的巨型半边莲属植物:这汇总酷似莲花的植物非常罕见,叫做狄氏半边莲,学名Lobelia deckenii 桔梗科,在寒冷的夜晚,它会关闭叶片,以保护嫩叶与内部花苞不被冻伤。
大自然是一本好的“数学书”。只要我们留心去观察,有意识地思考,就会发现课堂上抽象的知识点,其实就在我们身边等待着我们的发现。
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