《大自然中的数学》数学课前三分钟.ppt
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1、数学和自然大家好你你有有没没有有观观察察过过一一片片叶叶子子,对对它它为为什什么么能能够够精精确确地地分分成成两两半半而而感感到到奇奇怪怪?你你有有没没有有注注意意到到各各种种花花的的花花瓣瓣生生成成的的完完美美造造型型?你你有有没没有有注注意意到到某某些些贝贝壳壳和和松松果果的的螺螺旋旋形形生生长长模模式式?面面对对奇奇迹迹纷纷呈呈的的自自然然界界,我我们们中中的的大大多多数数人人往往往往认认为为数数学学只只是是人人类类的的专专利利,其其实实自自然然界界中中也也存存在在许许多多名名不不见见经经传传的的“数数学学家家”。大家好猫和蜘蛛是猫和蜘蛛是“几何专家几何专家”。在寒冷的。在寒冷的冬天,猫
2、睡觉时要把身体抱成一个球冬天,猫睡觉时要把身体抱成一个球形。这样,身体露在冷空气中的表面形。这样,身体露在冷空气中的表面积最小,因而散失的热量也最少。蜘积最小,因而散失的热量也最少。蜘蛛结的蛛结的“八卦八卦”网,既复杂又非常美网,既复杂又非常美丽。这种八角形的几何图案,即使木丽。这种八角形的几何图案,即使木工师傅用直尺和圆规也难画得那样匀工师傅用直尺和圆规也难画得那样匀称。称。大家好 珊瑚虫是珊瑚虫是“代数天才代数天才”。它在自己身上记下它在自己身上记下“日历日历”,每年在体壁上,每年在体壁上“刻画刻画”出出365条环纹,一天条环纹,一天“画画”一条。古生物学家发一条。古生物学家发现,三亿五千
3、年前的珊瑚现,三亿五千年前的珊瑚虫每年虫每年“画画”出出400幅水幅水彩画。天文学家告诉我们,彩画。天文学家告诉我们,当时一昼夜只有当时一昼夜只有21.9小小时,一年不是时,一年不是365天,而天,而是是400天。天。大家好螺线的特性要通过与圆的比较才能有深刻的感受绕圆一周的距离螺线的特性要通过与圆的比较才能有深刻的感受绕圆一周的距离(即周长即周长)是有限的圆还是一条封闭的曲线,圆上的所有点都跟是有限的圆还是一条封闭的曲线,圆上的所有点都跟圆心等距离而另一方面,螺线却有一个始点,而且围着它不断圆心等距离而另一方面,螺线却有一个始点,而且围着它不断地绕下去,其长度是无限的它是一条开放性的曲线,始
4、点与终地绕下去,其长度是无限的它是一条开放性的曲线,始点与终点不连接在一起螺线上的点也不像圆那样与它的极点点不连接在一起螺线上的点也不像圆那样与它的极点(始点始点)等等距离距离螺线有二维和三维之分下图是一个平面二维螺线的优秀例子它螺线有二维和三维之分下图是一个平面二维螺线的优秀例子它不是由分离的同心圆形成的,而是由单纯的沟漕构成的当螺线不是由分离的同心圆形成的,而是由单纯的沟漕构成的当螺线围着像圆柱或圆锥那样的物体缠绕时便形成了空间的三维螺线,围着像圆柱或圆锥那样的物体缠绕时便形成了空间的三维螺线,就像就像DNA分子、螺丝钉或螺丝锥那样三维螺线我们又称螺旋分子、螺丝钉或螺丝锥那样三维螺线我们又
5、称螺旋螺线是一种令人兴奋的曲线,无论是从数学上加以研究,还是在自螺线是一种令人兴奋的曲线,无论是从数学上加以研究,还是在自然现象的生成中和其他领域中发现它的踪影及其联系这些领域然现象的生成中和其他领域中发现它的踪影及其联系这些领域包括:有蔓植物、贝壳、旋风、飓风、骨的构造、旋涡、银河系、包括:有蔓植物、贝壳、旋风、飓风、骨的构造、旋涡、银河系、蜘蛛网、建筑和艺术图案等蜘蛛网、建筑和艺术图案等大家好5大家好6 蚂蚁是蚂蚁是“计算专家计算专家”。英国科学家。英国科学家兴斯顿作过一个有趣的实验,他把兴斯顿作过一个有趣的实验,他把一只死蚱蜢切成三块,第二块比第一只死蚱蜢切成三块,第二块比第一块大一倍,
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