黄金比例
黄金比例(符号是希腊语字母 "phi",如左边显示) 它出现在很多不同的领域,例如几何、艺术、建筑等等。 |
背后的概念
当我们把直线线段如下分开,黄金比例就会出现: 整条线的长度除以长的部分的长度
等于
长的部分的长度除以短的部分的长度
|
自己来试试(移动滑标):
美感
这个矩形的边长符合黄金比例,它像不像一般的画框?
有些艺术家和建筑师觉得具有黄金比例的形状是最美丽的。
你觉不觉得这是"最美观"的矩形?
可能是,也可能不是,这是你个人的喜好!
很多建筑物和艺术品都包含着黄金比例,例如希腊的帕特农神庙,但我们不知道神庙是不是故意这样设计的。
实际值
黄金比例等于:
1.61803398874989484820……
数位无穷并无规律地延续。黄金比例是个无理数,等会儿我会再具体解释。
计算
你可以自己计算黄金比例的值。从任何一个数开始,然后:
- 甲、用 1 除以这个数(=1/数)
- 乙、加 1
- 丙、这是新的数,用这个数从甲重新开始
用计算器,不停重复按 "1/x", "+", "1", "="。我用 2 开始,得到这个结果:
数 | 1/数 | 加 1 |
---|---|---|
2 | 1/2=0.5 | 0.5+1=1.5 |
1.5 | 1/1.5 = 0.666…… | 0.666... + 1 = 1.666... |
1.666…… | 1/1.666…… = 0.6 | 0.6 + 1 = 1.6 |
1.6 | 1/1.6 = 0.625 | 0.625 + 1 = 1.625 |
1.625 | 1/1.625 = 0.6154... | 0.6154…… + 1 = 1.6154…… |
1.6154…… |
越来越接近了!
但要做很多次才能接近实际的数值,不过也有其他好的方法可以快点计算到几千位小数。
画出来
这是画黄金比例矩形的一个方法:
- 画一个正方形(边长为 "1")
- 在一条边的中心画一个点
- 从这个点画一条直线到一个对角(长度将会是 √5/2)
- 以中心的点为轴,把直线旋转到一条边上
然后把正方形扩大成为黄金比例矩形(如图)。
公式
上面的矩形显示了一个简单的黄金比例公式。
一边的长度是 1,另一边的长度是:
5 的平方根大约是 2.236068,所以黄金比例大约是 (1+2.236068)/2 = 3.236068/2 = 1.618034。这是一个快速而简单的公式来求黄金比例的值。
有趣的事实:黄金比例也等于 2 × sin(54°)。你可以用计算器来检查一下!
斐波那契序列
黄金比例与斐波那契序列有个特别的关系:
0、1、1、2、3、5、8、13、21、34……
(下一项是上两项的和。)
有趣的是:两个连续的斐波那契数的比和黄金比例大约相等。
这两个斐波那契数越大,比就越接近黄金比例:
A |
B |
B/A | |
---|---|---|---|
2 |
3 |
1.5 | |
3 |
5 |
1.666666666…… | |
5 |
8 |
1.6 | |
8 |
13 |
1.625 | |
…… |
…… |
…… | |
144 |
233 |
1.618055556…… | |
233 |
377 |
1.618025751…… | |
…… |
…… |
……a |
其实我们不需要从 2 和 3 开始。这里我用 192 和 16 开始(得到的序列是 192、16、208、224、432、656、1088、1744、2832、4576、7408、11984、19392、31376……):
A |
B |
B / A |
|
---|---|---|---|
192 |
16 |
0.08333333…… | |
16 |
208 |
13 | |
208 |
224 |
1.07692308…… | |
224 |
432 |
1.92857143…… | |
…… |
…… |
…… | |
7408 |
11984 |
1.61771058…… | |
11984 |
19392 |
1.61815754…… | |
…… |
…… |
…… |
最无理的……
我觉得黄金比例是最无理的数。原因是……
黄金比例的其中一个属性是 它可以用自己来定义自己: |
|
(用数值来写就是:1.61803…… = 1 + 1/1.61803……) | |
只可以展开为这个 无穷伸延的分数(叫 "连分数"): |
|
所以它存在于一般简单分数之间。
但是,很多其他无理数都相当接近有理数(例如圆周率 Pi = 3.141592654…… 相当接近 22/7 = 3.1428571……)
五角星形
这不是巫术!五角星形是著名的魔术和神圣的符号。它也含有黄金比例:
- a/b = 1.618……
- b/c = 1.618……
- c/d = 1.618……
去了解更多五角星形。
别名
黄金比例有时也被称为黄金分割、黄金数、神圣比例、神圣分割等等。