在葵花籽的頭上,變成種子的小花通常在兩個相交的螺旋形家族中排列,一個旋轉順時針方向,另一個逆時針旋轉。計算沿螺旋的小花數,您可能會發現21、34、55、89或144。的確,如果34個小花(或種子)行沿一個方向曲線,則將在另一個方向上彎曲21或55行。





這些數字都屬於以13世紀意大利數學家斐波那契命名的序列。每個連續的數字是之前兩個數字的總和。因此,1+1=2,1 + 2 =3,2 + 3 =5,3 + 5 =8,5 + 8 =13, 等等。
斐波那契序列連續術語的比率越來越接近特定的非理性數字,通常稱為黃金比率。黃金比率可以表示為(1 + sqrt
)/2,或1.6180339887。 。 。 。請注意,比率55/34為1.617647。 。 。和下一個比率為89/55,為1.6181818。 。 。 , 等等。
斐波那契數(和黃金比率)在本質上經常出現,從各種花的花瓣數量到沿松樹錐體中的螺旋排的尺度數量。例如,松木和菠蘿具有成排的鑽石形標記或鱗片,它們圍繞順時針和逆時針旋轉。如果您計算其中一個螺旋中的尺度數,則可能會找到8、13或21。
數學雜誌這些數字和黃金比率如何出現?在六月
,西部華盛頓大學的邁克爾·納勒(Michael Naylor)描述了一個簡單的數學模型,講述了葵花籽如何生產小花(和種子)。該模型為基礎的想法是,向日葵在花朵的中心一一生產小花,然後將另一個小花向外推。
一個贊助商消息為了模擬這些螺旋模式,Naylor描述了任何種子的位置,k,使用極性坐標:r= sqrt [k] 和問k=一個, 在哪裡r是徑向距離,問是零線的角度,k是種子號(從中心1開始)和
是任何兩個種子之間的角度(恆定)。
假設種子角為45(或完全旋轉的1/8)。種子1位於SQRT的距離
在第一個種子的角度為45。種子2位於45,或在SQRT距離的零線的2 x 45 = 90
來自原產地。種子3在SQRT的距離處位於3 x 45
, 等等。請注意,種子9將與第一個種子相同,開始新的周期。
當您將這些位置繪製為100個種子時,您可以很容易地檢測到中心附近的螺旋形,但是八個輻條的徑向圖案變成了離中心距離更遠的主要位置。
Naylor評論說:“請注意,種子變得多麼近,成行種子之間有多少空間。” “這不是種子的分佈。”
您可以嘗試通過選擇不同的種子角度(例如15或48)來獲得更好的分佈。但是,如果此角度是一項革命的合理分數,那麼您最終會得到獨特的輻條,並且種子分佈仍然很不平坦。
從黃金比率(一個非理性數字)得出的種子角度呢?在這種情況下,角度將約為0.618轉或大約222.5。
Naylor觀察到:“請注意種子的分佈程度;沒有種子的結塊,幾乎沒有浪費的空間。” “即使圖案增長很大,但相鄰種子之間的距離似乎保持了幾乎恆定。”
為什麼斐波那契數是出於這種“黃金”模式而產生的?
如果您是從中心連續編號的種子,則發現最接近零度線的種子編號為1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144,等等。實際上,編號的種子在零線上收斂,在其上方和下方交替。這就是連續的斐波那契數對融合到黃金比率的比率,或者大於黃金比率。
Naylor說:“涉及的斐波那契數越大,其比率越接近[黃金比],因此種子越接近零度線。” “因此,正是由於這個原因,金花中的每個螺旋臂中的種子都會因斐波那契數的倍數而不同。”
c其他非理性數字會發生什麼?他們也會工作嗎?一個Naylor產生了種子陣列,其中種子角是從非理性數PI衍生的,圓的圓周與其直徑的比率。在這種情況下,種子角度約為0.14159旋轉,約為50.97。c這次,種子分佈非常不平衡。對於相對較少的種子,七個螺旋臂占主導地位。奇怪的是,對於由數千種種子組成的圖案,另外一組113個螺旋臂在離中心更長的距離內變得顯而易見。為什麼出現這些特定數字與PI值的合理近似有關:22/7和355/113。d有趣的是,與2的平方根相關的旋轉角會產生種子的均勻分佈。結果模式還具有許多與數字1、2、3、5、7、12、17、29、41、70、99之類的獨特型螺旋形族家庭。該序列的數字是畢達哥拉斯所謂的列中的數字。從整數的兩列的每列的頂部1開始。給有數字的行一個和b,下一行的第一個條目是一個+b=
該行的第二個條目是