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东北大学植物园中隐藏的数学模式

这里有超过150个物种和数以千计的树木和灌木雷竞技app最新版raybet雷竞技东北大学植物园是校园的一片生机。大学的植物园集团通过研究和教育,关心植物,倡导环境管理,植物园合作学生参观11.5英亩的绿色植物。

植物园里的植物在春天绽放出绚丽的花朵,在夏天提供急需的树荫,在秋天的树叶中沐浴着温暖的色调,在这一切的背后,它们的结构中包含着复杂的数学模式。这种普遍的自然现象在向日葵种子的螺旋状,松果的刺,菠萝的冠和纹理,以及树枝和根中都可以看到。

取两个数字,一个小一点,一个大一点。如果小数与大数之比等于大数与两数之和之比,那么这个比例一定是黄金比例,1:1.618。根据定义,黄金分割从来不存在于对简单分数或有理数,而这些有理数可以在有限位数的小数内描述。这个关键的结果就是为什么这个比率在自然界中如此频繁地被发现。

当树木试图在现有的树枝环上创造另一个树枝环时,它们不想挡住下面的树枝晒太阳。如果这棵树在新的环中以1:1的比例长出相同数量的树枝,那么新的树枝可能会排成一行,并覆盖下面的树枝。如果它以1:2的比例长出这个数字的一半,那么新的树枝就会覆盖下面一半的树枝,以此类推。因此,最好的分支布局应该创建一个不规则的比例,如黄金比例。然后,只有少数随机的分支可能会被巧合地覆盖。然而,由于黄金比例不能用整数来创建,树木使用斐波那契数来近似它。

斐波那契数列可以用一个简单的规则来构造:以1和1开始数列,然后数列中接下来的值等于前两个值的和。这慢慢地近似于黄金比例的斐波那契数列生长。事实上,这是达到这个比率的最慢的方法,产生了最坏情况的近似。但这对树枝有利。

“你想让它们的间隔尽可能不均匀,”他说埃文Dummit他是东北雷竞技app最新版raybet雷竞技大学数论方面的数学教授。“如果你把它转换成数学语言,你所做的就是试图找到最坏的可能情况,使合理近似值只有有限的部分彼此一致。”

创建这种螺旋模式的等效定义是简单地将下一个分支与前一个分支增长一个黄金角。这个角度,也可以用斐波那契数来近似,确保这个螺旋结构中的树枝、花瓣或种子尽可能地间隔开来。但是,当然,植物不会拿出计算器来计算斐波那契数列或角度。

“它甚至比那更整洁。”杜米特说。树木只是在这种螺旋结构中尽可能地分隔树枝,尽量不使用化学触发器和信号阻挡其他树枝的光线。“这将精确地再现斐波那契角度过程,而植物不需要知道,‘好吧,我想把这个间隔开来,一、二、三、五、八。’”

植物遵循的简单规则使它们能够创造出复杂、复杂和视觉上吸引人的斐波那契模式。在东北大学植物园的植物中也可以看到这种图案。raybet雷竞技雷竞技app最新版为了欣赏植物和美丽的图案,植物园提供了穿越整个校园的自助导游互动地图.团体旅游可于电子邮件

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