黄金分割点

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黄金分割点是指把一条线段分割为两部分,使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。其比值是一个无理数,用分数表示为(√5-1)/2,取其前三位数字的近似值是0.618。由于按此比例设计的造型十分美丽,因此称为黄金分割,也称为中外比。这个分割点就叫做黄金分割点(golden section ratio),通常用Φ表示。这是一个十分有趣的数字,以0.618来近似表示,通过简单的计算就可以发现:(1-0.618)/0.618≈0.618,即一条线段上有两个黄金分割点。
中文名
黄金分割点
外文名
golden section ratio
近似值
0.618
分数表示
(√5-1)/2
意    义
美学价值
希腊字母表示
φ

黄金分割点发展历史

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公元前6世纪古希腊毕达哥拉斯学派研究过正五边形和正十边形的作图,因此现代数学家们推断当时毕达哥拉斯学派已经触及甚至掌握了黄金分割
公元前4世纪,古希腊数学家欧多克索斯第一个系统研究了这一问题,并建立起比例理论。他认为所
黄金分割
黄金分割(4张)
谓黄金分割,指的是把长为L的线段分为两部分,使其中一部分对于全部之比,等于另一部分对于该部分之比。而计算黄金分割最简单的方法,是计算斐波那契数列1,1,2,3,5,8,13,21,。..后二数之比2/3,3/5,5/8,8/13,13/21,...近似值的。
黄金分割文艺复兴前后,经过阿拉伯人传入欧洲,受到了欧洲人的欢迎,他们称之为"金法",17世纪欧洲的一位数学家,甚至称它为"各种算法中最可宝贵的算法"。这种算法在印度称之为"三率法"或"三数法则",也就是我们现在常说的比例方法。
公元前300年前后欧几里得撰写《几何原本》时吸收了欧多克索斯的研究成果,进一步系统论述了黄金分割,成为最早的有关黄金分割的论著。
中世纪后,黄金分割被披上神秘的外衣,意大利数学家帕乔利称中外比为神圣比例,并专门为此著书立说。德国天文学家开普勒称黄金分割为神圣分割。
到19世纪黄金分割这一名称才逐渐通行。黄金分割数有许多有趣的性质,人类对它的实际应用也很广泛:最著名的例子是优选学中的黄金分割法或0.618法,是由美国数学家基弗于1953年首先提出的,70年代由华罗庚提倡在中国推广 [1] 

黄金分割点几何作图法

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已知线段AB,按照如下方法作图(图1):
(1)经过点B作BD⊥AB,使BD= AB/2。
(2)连接AD,在DA上截取DE=DB。
(3)在AB上截取AC=AE.则点C为线段AB的黄金分割点。
黄金分割点是指分一线段为两部分,使得原来线段的长跟较长的那部分的比为黄金分割的点。线段上有两个这样的点。利用线段上的两个黄金分割点,可以作出正五角星,正五边形等。
做黄金分割的一种方法为:
图1 图1
设一条线段AB的长度为a,C点在靠近B点的黄金分割点上且AC为b AC/AB=BC/AC b^2=a×(a-b) b^2=a^2-ab a^2-ab+(1/4)b^2=(5/4)×b^2 (a-b/2)^2=(5/4)b^2 a-b/2=(√5/2)×b a-b/2=(√5)b/2 a=b/2+(√5)b/2 a/b=(√5+1)/2 ∴b/a=2/(√5+1) b/a=2(√5-1)/(√5+1)(√5-1) b/a=2(√5-1)/4 b/a=(√5-1)/2

黄金分割点数值

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黄金分割点通常用希腊字母Φ表示这个值。黄金分割的奇妙之处,在于其比例与其倒数是一样的。例如:1.618的倒数是0.618,而1.618:1与1:0.618是一样的。黄金分割点的确切值为
,是一个无理数,其前100位为:0.6180339887 4989484820 4586834365 6381177203 09179805762862135448 6227052604 6281890244 9707207204 1893911374,因此,一般取0.618作为黄金分割点的运算数值。

黄金分割点应用

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黄金分割点美学价值

因为它在造型艺术中具有美学价值,在工艺美术和日用品的长宽设计中,采用这一比值能够引起人们的美感,在实际生活中的应用也非常广泛,建筑物中某些线段的比就科学采用了黄金分割,舞台上的报幕员并不是站在舞台的正中央,而是偏在台上一侧,以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观,声音传播的最好。就连植物界也有采用黄金分割的地方,如果从一棵嫩枝的顶端向下看,就会看到叶子是按照黄金分割的规律排列着的。在很多科学实验中,选取方案常用一种0.618法,即优选法,它可以使我们合理地安排较少的试验次数找到合理的西方和合适的工艺条件。正因为它在建筑、文艺、工农业生产和科学实验中有着广泛而重要的应用,所以人们才珍贵地称它为"黄金分割"。
黄金分割(Golden Section)是一种数学上的比例关系。黄金分割具有严格的比例性、艺术性、和谐性,蕴藏着丰富的美学价值。应用时一般取0.618 ,就像圆周率在应用时取3.14一样。
并且人们认为如果符合这一比例的话,就会显得更美、更好看、更协调。在生活中,对“黄金分割”有着很多的应用。如:最完美的人体:肚脐到脚底的距离/头顶到脚底的距离=0.618;最漂亮的脸庞:眉毛到脖子的距离/头顶到脖子的距离=0.618。

黄金分割点企业经营管理

企业经营管理中,从经验来看,资产负债率(即负债总额除资产总额)应以黄金分割点为临界点,如果高于这个点就可能面临较大经营风险(当然象银行这类企业可以例外),目前正在进行科学论证中。

黄金分割点创造力

研究人员从拍卖行中选取了200名世界上最著名的艺术家的作品,通过对销售记录进行统计后发现,大部分艺术家创作出最昂贵作品的年龄是在42岁左右,将这个年龄除以他们寿命的平均值后,得数为“0.6198”,这个数字和科学界公认的黄金分割点“0.6180”极为接近。研究还发现,即使是一些英年早逝的天才,他们也是在自己生命的“黄金分割点”前后创作了自己最伟大的作品。
研究者表示,这项调查中不少艺术家去世年龄较早,可能拉低了最佳年龄的数值,有些艺术家其实是在42岁以后取得非凡成就的。如毕加索和莫奈分别是在56岁和60岁时创作出了最有价值的作品。这两位艺术家的巅峰虽然推后了不少,但他们也都是在自己生命的“黄金分割点”前后达到艺术创作顶峰的。

黄金分割点示例

这个数值的作用不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域,而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用。
让我们首先从一个数列开始,它的前面几个数是:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144…。.这个数列的名字叫做"斐波那契数列",这些数被称为"斐波那契数"。特点是即除前两个数(数值为1)之外,每个数都是它前面两个数之和。
斐波那契数列与黄金分割有什么关系呢?经研究发现,相邻两个菲波那契数的比值是随序号的增加而逐渐趋于黄金分割比的。即f(n)/f(n-1)-→1.618…。由于斐波那契数都是整数,两个整数相除之商是有理数,所以只是逐渐逼近黄金分割比这个无理数。但是当我们继续计算出后面更大的斐波那契数时,就会发现相邻两数之比确实是非常接近黄金分割比的。
一个很能说明问题的例子是五角星/正五边形。五角星是非常美丽的,我们的国旗上就有五颗,还有不少国家的国旗也用五角星,这是为什么?因为在五角星中可以找到的所有线段之间的长度关系都是符合黄金分割比的。正五边形对角线连满后出现的所有三角形,都是黄金分割三角形。
由于五角星的顶角是36度,这样也可以得出黄金分割的数值为2Sin18度。
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参考资料
  • 1.    司志本.黄金分割——神圣的分割{J}.湖南第一师范学报.2003(1):60
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