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初二数学小论文题材

2023-12-07 20:45 来源:学术参考网 作者:未知

初二数学小论文题材

在数学教学中,只有把数学理论知识和现实问题相结合,才能激发学生的数学思维,调动他们的积极探究欲望,使学生在探究数学知识时能够不断获得发展。本文是我为大家整理的初二的数学教学论文内容,欢迎查看!

一、注重概念教学理念的创新

(一)以适学情境的构建激发学生学习兴趣

在教学理念方面,教师应改变以往完全将概念教学集中在抽象的教学材料方面,可适时引入一定的情境素材以激发学生学习的动机。具体实践中可引入相关的数学 故事 或数学趣闻等。如关于数学概念的形成,可引入“杨辉三角形”概念的提出或祖冲之对圆周率的计算过程等,也可将国外许多如哥德巴赫猜想或象棋发明者塞萨的 事迹 等内容融入课堂中,集中学生注意力的同时也能加深学生对数学知识的理解。以初中数学“平面直角坐标系”教学内容为例,教学中教师可首先为学生讲述笛卡尔的故事,笛卡尔通过对蜘蛛结网的观察而推出由点的运动可以形成直线或曲线,进而得出直角坐标系的概念。此时学生便会对平面直角坐标系的概念产生一定的求知欲望,既增强了与教师之间的互动交流,也能够满足以学生为主体的教学目的。

(二)注重对概念教学“形式”与“实质”关系的处理

教学中的“形式”可理解为初中数学教学中的相关概念与定理,而“实质”为数学知识的具体应用。概念教学中教师可充分发挥自身的引导作用,如关于代数式教学过程中,不必对代数式给予更多繁琐的定义,其会为学生带来更多抽象性问题,可首先在概念引入前列举相关的代数式使学生从中体会代数式的内涵。再如,初中数学中的乘法公式教学内容,只需使学生理解字母a与b即可,不必要求学生完全进行文字叙述,如(a+b)(a-b)=a2-b2,对括号内项特征掌握后便能理解该公式,当面对其他如(a+b-c)(a-b+c)类型题时,学生能够直接通过平方差公式的概念对其进行解答。另外,在其他内容教学中如平行线判定或方程教学中也需注意“形式”与“实质”关系的处理,确保学生能够得到实质性的训练。

二、对概念教学内容的创新

现阶段,大多初中数学课堂教学在教学内容体系上仍存在以本为本、以纲为纲的现象,使学生的学习过程中以及教师的教学受到一定程度的制约,所以需改变这种照本宣科的教学方式,注重对教学内容进行创新,具体创新策略主要表现在以下两方面。

(一)把握教材整体内容与概念层次特征

初中数学教材中的概念内容本身具有螺旋式上升特点,无法一次为学生所理解,需要教师对教材的相关概念进行整体把握,并注重各部分概念能够层层推进。以初中数学教学中的绝对值概念为例,教材中对其定义为正数绝对值为其本身,负数绝对值为其相反数,而零的绝对值仍为零。若单纯依靠此定义,学生很难理解,所以在教材内容中又对绝对值概念提出其主要为原点与此时数的点的距离,学生能够初步认识绝对值概念。而在二次根式教学内容时,教学内容又涉及到绝对值概念,学生可将开平方运算联系到绝对值,领会概念的实质。因此,实际概念教学过程中教师需在掌握教学内容整体的基础上按照概念层次性特点进行教学。

(二)概念知识与实际应用的结合

数学学习的目的在于使学生将习得的概念与规律运用在实际生活中,促进实践动手能力的提高。然而大多数学教师为防止信息丢失,对所有的概念内容在讲授中面面俱到,如在学生未练习应用因式分解概念的情况下,便将因式分解可在哪种数系范围中进行或具体分解为哪种形式等进行系统讲解,但是学生尚未掌握前一部分概念的应用便涉及更多内容,很难形成良好的知识体系。因此,要求教师在概念知识教学中应在保证不脱离教材的前提下,对教材内容适当取舍,使学生能够边学边用。

三、注重 教学 方法 的创新

素质 教育 的推行更强调对学生创新意识的培养。以往教学中过于陈旧的教学模式很难构建良好的课堂氛围,促进学生思维能力的提高,因此需要在概念教学中改变以往“满堂灌”或“填鸭式”的教学方法,引入一定的问题情境以调动学生参与课堂积极性。

(一)对数学概念本质的揭示

概念教学过程中,问题情境的引入需考虑到素材的选择问题,避免造成数学概念内容失去自身的层次性特征与连续性特征。以函数的概念为例,若从字面概念定义,可引入x,y两个变量,在一定范围中y都存在与x值相对应的确定值,此时y为x的函数,而x为自变量。此时,教师可将生活中的摩天轮运动引入其中,提出假设学生坐在摩天轮上,运动过程中与地面高度会存在那种变化,不同时间内高度能否确定等,学生便会寻找相关的函数数学语言去分析摩天轮运动时间与高度存在的关系,以此使抽象化的函数概念具体化,通过对事物本质的揭示促进数学思维能力的增强。

(二)对数学教学信息的概括

数学概念本身是对事物本质的反映,具有极为明显的抽象特点,要求教学过程中教师能够采用正确的教学方法使概念中的内容特征与表现规律展示出来,引导学生对信息内容进行概括,这样数学概念将更为清晰。例如,数学教学中引入摩天轮旋转实例,其旋转的时间与高度本身存在一定函数关系,且保持相互对应。通过学生对摩天轮旋转特征的描述,找出与时间相对应的高度,这样在教师的适时引导下将会完整的概括出函数的概念,习得函数知识的同时也提高学生对数学概念的概括能力。因此,概念教学中教师应采取切合实际的教学方法,避免脱离学生生活,使学生能够自然掌握数学概念。

四、注重教学手段的创新

信息化时代的到来使传统数学教学手段受到一定的冲击,要求初中数学教学过程中应引入更具形、色、声等特征的多媒体教学手段,使原本较为枯燥的课堂教学更为生动,并将抽象的数学概念形象化,有效地提高数学教学效果。

(一)充分发挥多媒体教学设备的作用

在教育心理学内容中,提出学生 抽象思维 能力的培养要求采用直观教学的方式,无论在数学概念掌握或数学知识结构形成方面都需充分发挥教学中形象直观教学的应用。而传统初中数学教学中并未注重引入更加生动的教具,不具备可感性,所以可通过多媒体设备的引入,将较为抽象的概念以及图形参数等融入其中。例如,平面几何教学过程中,教师可利用计算机进行图形的绘制,将整个过程向学生展示,这样关于平面几何的相关概念与图形都可为学生所理解。

(二)课堂演示与实践过程的结合

多媒体手段应用过程中,在课堂演示方面需由教师操作完成,可使关于数学概念的电子课件利用教学网络向终端屏幕传送,讲解的同时应向学生提问确保学生能够参与到课堂活动中,并对学生学习情况给出适时的评价。例如,关于平面几何中“圆”的概念,讲解过程中可将圆心为O、半径为R的圆在屏幕中画出,然后引导学生利用数学概念对圆的画法进行描述,并实际操作验证。教师可组织学生利用数学概念自行画圆,对于完成情况较好的可在屏幕中体现出来,以此增强学生的自信心,激发学生学习兴趣并促进实践动手能力的提高。

作者:陈建芳 单位:昆山市周庄中学

一、问题探究教学模式的基本涵义与基本原则

要想让问题探究教学模式在初中数学教学中获得良好的教学效果,教师就要准确把握问题探究教学模式的基本涵义和基本原则.问题探究教学模式的主要内容是教师通过各种方式,让学生在教学过程中,能够自主地发现问题、提出问题和解决问题,并且在探索问题的过程中获取知识和培养能力.在初中数学教学中有效运用问题探究教学模式的基本原则:(1)以学生为主体的原则.在问题探究教学模式中,要注重教师的主导作用,更要充分发挥学生的主体作用,让学生能够积极主动地参与到教学过程中.(2)以问题为核心的原则.以问题为核心就是指在教学过程中培养学生的问题意识,学生具有良好的问题意识是实施问题探索教学模式的源头,教师要让学生知道如何去发现问题、提出问题和解决问题,这也是决定问题探究教学模式能否成功的关键原则.(3)以情感为依托的原则.在教学过程中,教师要注重知识的传授,还要注重与学生之间的情感交流.构建和谐的课堂师生情感关系,对实施问题探究教学模式具有十分重要的促进作用,也是问题探究教学模式获得良好效果的保证.

二、在初中数学教学中有效运用问题探究教学模式的策略

初中数学课堂实施问题探究教学模式的目的主要是:为了促进学生综合能力的发展和提高课堂教学效率和质量.

1.准确把握学生实际的认知水平

任何教学方式要想获得良好的教学效果,都必须要遵循课堂教学中学生实际的认识结构才行.不然的话,就算再好的教学模式,也是不可能获得良好教学质量和效果的.学生实际的数学认知结构是整个问题探究模式的出发点.因此,在初中数学教学中运用问题探究教学模式时,教师一定要对学生现有的认知结构有准确的把握和认识,这样才能有针对性地对学生开展问题探究教学模式.

2.注重培养学生课堂教学中的问题意识

培养学生课堂教学中的问题意识是整个问题探索教学模式的核心内容,也是该教学模式能否成功的关键因素.因此,在初中数学教学中运用问题探究教学模式时,教师一定要认真研究,并运用多种方式,将要教授的学习内容转化为数学问题思维情境,让学生在问题思维模式下自主学习,真正遵循初中数学教学中“提出问题—建构数学—解决问题”的探究过程.例如,在讲“相似形”时,教师可以设计这样一个问题情境:用多媒体播放埃及的金字塔,让学生观察大小金字塔的外形之间有什么相似之处,之间有什么联系.根据这个问题情境,教师可以设置如下两个问题:(1)根据相似形能否测出大金字塔的高度?(2)相似形各边比例是否相等?各个对应的角是否相等?为什么?让学生自己去寻求解答.通过教师创设的这种问题情境,再由学生自主去探索,这种让学生亲身去经历提出问题、解决问题、应用 反思 的过程,就能使学生切实感受到在探索中学习的快乐,而且这种模式也能使教师课堂教学的知识目标、能力目标都得到较好的落实.

3.探索课堂师生之间的情感体验模式

初中数学教学中运用问题探究教学模式,不仅要关注学生数学学习的效果和质量,也要关注学生在数学课堂活动中所表现出来的情感与态度.因为问题探究式教学模式就是让学生在课堂中根据教师创设的问题进行探索、讨论和交流,这就使学生只有在态度上真正接受、喜欢和参与,才能使相关的讨论或探索获得良好的效果.因此,学生的情感态度对开展问题探究式教学是有重要影响的,也是教师需要认真去关注的一个问题.教师在运用问题探究式教学向学生传授知识的同时,也要采取各种方式在课堂上构建一个和谐、民主的师生情感关系,这对培养学生的学习兴趣是非常重要的.总之,本文对初中数学教学中有效运用问题探究式教学进行了一些理论和实践的探讨,其中最主要的就是对初中数学问题探究式教学如何开展的问题,无论采用探究什么形式和方法,最重要的是要适合学生的发展,扬长避短,最终使数学教学优点发挥到最大化,让这种探究模式成为教学的主流,让数学教学发展得更好,这对今后初中数学教学改革有非常重要的意义.

作者:李权 单位:江苏沭阳县马厂中学

初二数学小论文怎么写?

初二数学小论文:《容易忽略的答案》 大千世界,无奇不有,在我们数学王国里也有许多有趣的事情。比如,在我现在的第九册的练习册中,有一题思考题是这样说的:“一辆客车从东城开向西城,每小时行45千米,行了2.5小时后停下,这时刚好离东西两城的中点18千米,东西两城相距多少千米?王星与小英在解上面这道题时,计算的方法与结果都不一样。王星算出的千米数比小英算出的千米数少,但是许老师却说两人的结果都对。这是为什么呢?你想出来了没有?你也列式算一下他们两人的计算结果。”其实,这道题我们可以很快速地做出一种方法,就是:45×2.5=112.5(千米),112.5+18=130.5(千米),130.5×2=261(千米),但仔细推敲看一下,就觉得不对劲。其实,在这里我们忽略了一个非常重要的条件,就是“这时刚好离东西城的中点18千米”这个条件中所说的“离”字,没说是还没到中点,还是超过了中点。如果是没到中点离中点18千米的话,列式就是前面的那一种,如果是超过中点18千米的话,列式应该就是45×2.5=112.5(千米),112.5-18=94.5(千米),94.5×2=189(千米)。所以正确答案应该是:45×2.5=112.5(千米),112.5+18=130.5(千米),130.5×2=261(千米)和45×2.5=112.5(千米),112.5-18=94.5(千米),94.5×2=189(千米)。两个答案,也就是说王星的答案加上小英的答案才是全面的。 在日常学习中,往往有许多数学题目的答案是多个的,容易在练习或考试中被忽略,这就需要我们认真审题,唤醒生活经验,仔细推敲,全面正确理解题意。否则就容易忽略了另外的答案,犯以偏概全的错误。 数学小论文 今天,在我们数学俱乐部里,老师给我们研究了一道有趣的题目,其实也是一道有些复杂的找规律题目,题目是这样的“有一列数:1,2,3,2,1,2,3,4,3,2,3,4,5,4,3,4,5,……。这列数字中前240个数字的和是多少?”我一拿到题目,心里猛然想到,这题目必须得按照规律来做!!! 想法一:开始我便先试着先3个一组来求和,6,5,10,9,12,15,14……。这样一看,这些数字各有特征,关键就是找不出合适的规律。于是,我又找4个一组来求和,8,10,12,16,20……。仔细一看,好像也没什么规律,我只好再试着找5个一组来求和,9,14,19,24……,这样一来就非常明显的看出它们是等数列,我非常高兴,再把240÷5=48(组),5个一组,(1、2、3、2、1),(2、3、4、3、2),(3、4、5、4、3),(4、5、6、5、4)……那么就可以求出末项的和,9+47×5=244,把首项加末项的和乘项数除以2,(9+244)×48÷2=6072。这样就完成了! 想法二:我又发现每组开头第一个数字恰好分别是1,2,3,4……48,那么另一种方法就产生了,(1+48)×48÷2×2+(2+49)×48÷2×2+(3+50)×48÷2×2=6072。这样想也合乎情理,也是一个理得清楚而且又实用的方法! 想法三:我又发现有N组时,他的和也是把(1+2+3+4+……+N)×5+4N=你要求那N组数的和,比如(1+2+3+4+……+48)×5+4×48=6072。这个规律也是要通过不断来细心观察与研究得来的,这个规律虽然有些抽象,但如果是自己弄明白了,那还要比其他两种方法更容易些。 我做的只是其中的三种解法,其实方法还有很多,但是要靠自己来找其中的规律,解其中的奥秘!

谁能给我介绍好的初中数学小论文的题材?最好多点!!!

数学小论文数学是生活中的一分子,它是在“生活”这个集体中生存的,离开了生活这个集体,数学将是一片死海,没有生活的数学是没有魅力的数学,同样,人类也离不开数学,离开了数学人类将无法生存。
著名数学家华罗庚说过:“宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之变,生物之谜,日月之繁,无处不用到数学。”特别是二十一世纪的今天,数学的应用更是无所不在。那么,我们如何从小打下坚实的数学基础,究竟什么样的课堂教学才适合我们这些新一代的学生呢?我认为,在课堂中,由学生去担任学习的主角,才是我们的心愿。那么,数学活动课就是让我们充分体现自主学习的一种教学方式。
活动课上,在老师的指导下,我们可以分成小组,通过自己动手去测量、拼凑、剪切、计算,去探索发现的规律、掌握数学知识。这样,不仅培养了我们的动手能力,而且提高了我们的思维能力,又让我们初步尝到了数学家研究问题成功时的滋味,使我们对数学的学习兴趣倍增。例如,我们上《平行四边形面积的计算》这节课时,老师让我们分成几个小组,发一些平行四边形的小纸片,让同学们互相讨论,怎样使一个平行四边形经过剪贴、拼凑变成一个我们已经会计算面积的图形呢?大家七嘴八舌的讨论开了,一些同学发现可以从平行四边形的任意一条高剪开,就得到两个直角梯形,依然可以拼成一个同样大小的长方形。同学们通过观察、思考,认识到拼成的长方形的“长”和“宽”,分别就是原来平行四边形的“底边”和“高”。由此,大家终于可以通过自己的动手能力而找到了平行四边形面积公式为:S=ah。
在数学的世界里,我们还可以使用图象法解数学习题。图象法解数学习题的特点是把繁琐的演算及逻辑推理过程,在函数图象的辅助下加以简化和形象直观,解题思路清淅、直观、明了、可靠.然而,怎样才能在图象法解题过程中做到顺手沾来、得心应手、准确无误呢?我认为关键是要有丰富的初等函数图象知识。而要达到这一点,就得掌握初等函数在复合过程中引起的图象变换规律,以规律求拓宽,为图象法解题创造良好的基础条件。
在教学中老师若能恰当地把握传授知识与增减能力的关系,动用灵活的教学方法,充分发挥课本的功能,就可以事半功倍,提高课堂教学效果.笔者在教学实践中,始终抓住课本这个“纲”,在课本教学上狠下功夫,减少复习资料,不搞题海战术,既减轻学生负担,又培养了学生的多种能力.
我还认为老师要重视课本概念的阅读,培养学生的学习能力。 中学生往往缺乏阅读数学课本的习惯,这除了数学难以读懂以外,另外一个原因是我们许多数学教师在讲课时,也很少阅读课本,喜欢滔滔不绝的讲,满满黑板的写,使学生产生了依赖性.数学课本是数学基础知识的载体,课堂上指导学生阅读数学课本,不仅可以正确理解书中的基础知识,同时,可以从书中字里行间挖掘更丰富的内容.此外,还可以发挥课本使用文字的垂范作用,潜移默化培养和提高学生准确说练的文字表达能力和学习能力.
重视阅读数学课本,首先要老师引导,特别在讲授新课时,应当纠正那种“学生闭着书,光听老师讲”的教学方法,在讲解概念时,应让学生翻开课本,老师按课本原文逐字,逐句,逐节的阅读.在阅读中,让学生反复琢磨,认真思考,对书中的叙述的概念,定理,定义中有本质特征的关键词句要仔细品味,深刻理解其语意,并不时地提出一些反问:如,换成其它词语行吗?省略某字行吗?加上某某字行吗?等等.要读出书中的要点,难点和疑点,读出字里行间所蕴藏的内容,读出从课文中提炼的数学思想,观点和方法.教师在课堂上阅读数学课本,不仅可以节省不必要的板书时间,而且可以防止因口误,笔误所产生的概念错误,从而使学生能准确地掌握。
在日常学习中,往往有许多数学题目的答案是多个的,容易在练习或考试中被忽略,这就需要我们认真审题,唤醒生活经验,仔细推敲,全面正确理解题意。否则就容易忽略了另外的答案,犯以偏概全的错误。
人人学有价值的数学;人人都能获得必要的数学;不同的人在数学上得到不同的发展。基于这个目的,对我们初中数学来说,老师们必须要改变原来“应试”教育的教学方法,让同学们亲自体验和经历,让他们自己去探索知识的来源。
我认为老师也要换个角度来教学,为每个学生着想 ,我不时会听到同学们说:“书本儿上我看懂了的老师讲,而且不厌其烦的讲,不懂的老师一带而过,结果还是不懂”。这种讲课就是只备教材不备学生,没有为学生着想。比如讲一个概念,不要把定义直接抄在黑板上,接着就开始做题。而要讲如何去理解、体会它,从正面、反面、侧面去讲,并指出如何去理解它,运用它,提醒同学们理解中容易出现的误区,以及它与有关概念的差别和联系,把学生易犯的错误讲在前面。再如讲解一个结论的证明或一道题的解法时,重要的不是一步步按逻辑叙述,而是要指明其思考过程。一个班级里学生的知识水平,能力水平都有所差异,总有些思维水平较低的学生,老师要在备课时换个角度来教,效果就会有所提高。
总之,老师要引导学同学们善于思考生活中的数学,加强知识与实际联系,课堂上同学们通过活动获取知识,突出了知识的形成过程,掌握学习方法,训练学生思维。生活化课堂教学,能以课本为主源,又不受课本知识的禁锢,使同学们灵活掌握知识,培养同学们实践操作能力和思维能力,既能落实减轻学生负担,又能提高教学质量。

数学小论文‘初二的`

黄金分割
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,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。这是一个十分有趣的数字,我们以0.618来近似,通过简单的计算就可以发现:
1/0.618=1.618
(1-0.618)/0.618=0.618
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"菲波那契数列",这些数被称为"菲波那契数"。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。

菲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)-→0.618…。由于菲波那契数都是整数,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菲波那契数时,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,我国的国旗上就有五颗,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 。
黄金分割点约等于0.618:1
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。

利用线段上的两黄金分割点,可作出正五角星,正五边形。
2000多年前,古希腊雅典学派的第三大算学家欧道克萨斯首先提出黄金分割。所谓黄金分割,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,是计算斐波契数列1,1,2,3,5,8,13,21,...后二数之比2/3,3/5,4/8,8/13,13/21,...近似值的。
黄金分割在文艺复兴前后,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。

其实有关"黄金分割",我国也有记载。虽然没有古希腊的早,但它是我国古代数学家独立创造的,后来传入了印度。经考证。欧洲的比例算法是源于我国而经过印度由阿拉伯传入欧洲的,而不是直接从古希腊传入的。
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。

黄金矩形(Golden Rectangle)的长宽之比为黄金分割率,换言之,矩形的长边为短边 1.618倍.黄金分割率和黄金矩形能够给画面带来美感,令人愉悦.在很多艺术品以及大自然中都能找到它.希腊雅典的帕撒神农庙就是一个很好的例子,他的<维特鲁威人>符合黄金矩形.<蒙娜丽莎>的脸也符合黄金矩形,<最后的晚餐>同样也应用了该比例布局.

发现历史
由于公元前6世纪古希腊的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。

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,意大利数家帕乔利称中末比为神圣比例,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年代在中国推广。

|..........a...........|

+-------------+--------+ -
| | | .
| | | .
| B | A | b
| | | .
| | | .
| | | .
+-------------+--------+ -

|......b......|..a-b...|
通常用希腊字母 表示这个值。

黄金分割奇妙之处,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。
确切值为(√5-1)/2
黄金分割数是无理数,前面的1024位为:

0.6180339887 4989484820 4586834365 6381177203 0917980576
2862135448 6227052604 6281890244 9707207204 1893911374
8475408807 5386891752 1266338622 2353693179 3180060766
7263544333 8908659593 9582905638 3226613199 2829026788
0675208766 8925017116 9620703222 1043216269 5486262963
1361443814 9758701220 3408058879 5445474924 6185695364
8644492410 4432077134 4947049565 8467885098 7433944221
2544877066 4780915884 6074998871 2400765217 0575179788
3416625624 9407589069 7040002812 1042762177 1117778053
1531714101 1704666599 1466979873 1761356006 7087480710
1317952368 9427521948 4353056783 0022878569 9782977834
7845878228 9110976250 0302696156 1700250464 3382437764
8610283831 2683303724 2926752631 1653392473 1671112115
8818638513 3162038400 5222165791 2866752946 5490681131
7159934323 5973494985 0904094762 1322298101 7261070596
1164562990 9816290555 2085247903 5240602017 2799747175
3427775927 7862561943 2082750513 1218156285 5122248093
9471234145 1702237358 0577278616 0086883829 5230459264
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1076738937 6455606060 5922...

生活应用
有趣的是,这个数字在自然界和人们生活中到处可见:人们的肚脐是人体总长的黄金分割点,人的膝盖是肚脐到脚跟的黄金分割点。大多数门窗的宽长之比也是0.618…;有些植茎上,两张相邻叶柄的夹角是137度28',这恰好是把圆周分成1:0.618……的两条半径的夹角。据研究发现,这种角度对植物通风和采光效果最佳。

建筑师们对数学0.168…特别偏爱,无论是古埃及的金字塔,还是巴黎的圣母院,或者是近世纪的法国埃菲尔铁塔,都有与0.168…有关的数据。人们还发现,一些名画、雕塑、摄影作品的主题,大多在画面的0.168…处。艺术家们认为弦乐器的琴马放在琴弦的0.168…处,能使琴声更加柔和甜美。

数字0.168…更为数学家所关注,它的出现,不仅解决了许多数学难题(如:十等分、五等分圆周;求18度、36度角的正弦、余弦值等),而且还使优选法成为可能。优选法是一种求最优化问题的方法。如在炼钢时需要加入某种化学元素来增加钢材的强度,假设已知在每吨钢中需加某化学元素的量在1000—2000克之间,为了求得最恰当的加入量,需要在1000克与2000克这个区间中进行试验。通常是取区间的中点(即1500克)作试验。然后将试验结果分别与1000克和2000克时的实验结果作比较,从中选取强度较高的两点作为新的区间,再取新区间的中点做试验,再比较端点,依次下去,直到取得最理想的结果。这种实验法称为对分法。但这种方法并不是最快的实验方法,如果将实验点取在区间的0.618处,那么实验的次数将大大减少。这种取区间的0.618处作为试验点的方法就是一维的优选法,也称0.618法。实践证明,对于一个因素的问题,用“0.618法”做16次试验就可以完成“对分法”做2500次试验所达到的效果。因此大画家达·芬奇把0.618…称为黄金数。

0.618与战争:拿破仑大帝败于黄金分割线?

0.618,一个极为迷人而神秘的数字,而且它还有着一个很动听的名字——黄金分割律,它是古希腊著名哲学家、数学家毕达哥拉斯于2500多年前发现的。古往今来,这个数字一直被后人奉为科学和美学的金科玉律。在艺术史上,几乎所有的杰出作品都不谋而合地验证了这一著名的黄金分割律,无论是古希腊帕特农神庙,还是中国古代的兵马俑,它们的垂直线与水平线之间竟然完全符合1比0.618的比例。

也许,0.618在科学艺术上的表现我们已了解了很多,但是,你有没有听说过,0.618还与炮火连天、硝烟弥漫、血肉横飞的惨烈、残酷的战场也有着不解之缘,在军事上也显示出它巨大而神秘的力量?

0.618与武器装备

在冷兵器时代,虽然人们还根本不知道黄金分割率这个概念,但人们在制造宝剑、大刀、长矛等武器时,黄金分割率的法则也早已处处体现了出来,因为按这样的比例制造出来的兵器,用起来会更加得心应手。

当发射子弹的步枪刚刚制造出来的时候,它的枪把和枪身的长度比例很不科学合理,很不方便于抓握和瞄准。到了1918年,一个名叫阿尔文·约克的美远征军下士,对这种步枪进行了改造,改进后的枪型枪身和枪把的比例恰恰符合0.618的比例。

实际上,从锋利的马刀刃口的弧度,到子弹、炮弹、弹道导弹沿弹道飞行的顶点;从飞机进入俯冲轰炸状态的最佳投弹高度和角度,到坦克外壳设计时的最佳避弹坡度,我们也都能很容易地发现黄金分割率无处不在。

在大炮射击中,如果某种间瞄火炮的最大射程为12公里,最小射程为4公里,则其最佳射击距离在9公里左右,为最大射程的2/3,与0.618十分接近。在进行战斗部署时,如果是进攻战斗,大炮阵地的配置位置一般距离己方前沿为1/3倍最大射程处,如果是防御战斗,则大炮阵地应配置距己方前沿2/3倍最大射程处。

0.618与战术布阵

在我国历史上很早发生的一些战争中,就无不遵循着0.618的规律。春秋战国时期,晋厉公率军伐郑,与援郑之楚军决战于鄢陵。厉公听从楚叛臣苗贲皇的建议,把楚之右军作为主攻点,因此以中军之一部进攻楚军之左军;以另一部进攻楚军之中军,集上军、下军、新军及公族之卒,攻击楚之右军。其主要攻击点的选择,恰在黄金分割点上。

把黄金分割律在战争中体现得最为出色的军事行动,还应首推成吉思汗所指挥的一系列战事。数百年来,人们对成吉思汗的蒙古骑兵,为什么能像飓风扫落叶般地席卷欧亚大陆颇感费解,因为仅用游牧民族的彪悍勇猛、残忍诡谲、善于骑射以及骑兵的机动性这些理由,都还不足以对此做出令人完全信服的解释。或许还有别的更为重要的原因?仔细研究之下,果然又从中发现了黄金分割律的伟大作用。蒙古骑兵的战斗队形与西方传统的方阵大不相同,在它的5排制阵形中,人盔马甲的重骑兵和快捷灵动轻骑兵的比例为2:3,这又是一个黄金分割!你不能不佩服那位马背军事家的天才妙悟,被这样的天才统帅统领的大军,不纵横四海、所向披靡,那才怪呢。

马其顿与波斯的阿贝拉之战,是欧洲人将0.618用于战争中的一个比较成功的范例。在这次战役中,马其顿的亚历山大大帝把他的军队的攻击点,选在了波斯大流士国王的军队的左翼和中央结合部。巧的是,这个部位正好也是整个战线的“黄金点”,所以尽管波斯大军多于亚历山大的兵马数十倍,但凭借自己的战略智慧,亚历山大把波斯大军打得溃不成军。这一战争的深刻影响直到今天仍清晰可见, 在海湾战争中,多国部队就是采用了类似的布阵法打败了伊拉克军队。

两支部队交战,如果其中之一的兵力、兵器损失了1/3以上,就难以再同对方交战下去。正因为如此,在现代高技术战争中,有高技术武器装备的军事大国都采取长时间空中打击的办法,先彻底摧毁对方1/3以上的兵力、武器,尔后再展开地面进攻。让我们以海湾战争为例。战前,据军事专家估计,如果共和国卫队的装备和人员,经空中轰炸损失达到或超过30%,就将基本丧失战斗力。为了使伊军的损耗达到这个临界点,美英联军一再延长轰炸时间,持续38天,直到摧毁了伊拉克在战区内428辆坦克中的38%、2280辆装甲车中的32%、3100门火炮中的47%,这时伊军实力下降至60%左右,这正是军队丧失战斗力的临界点。也就是将伊拉克军事力量削弱到黄金分割点上后,美英联军才抽出“沙漠军刀”砍向萨达姆,在地面作战只用了100个小时就达到了战争目的。在这场被誉为“沙漠风暴”的战争中,创造了一场大战仅阵亡百余人奇迹的施瓦茨科普夫将军,算不上是大师级人物,但他的运气却几乎和所有的军事艺术大师一样好。其实真正重要的并不是运气,而是这位率领一支现代大军的统帅,在进行战争的运筹帷幄中,有意无意地涉及了0.618,也就是说,他多多少少托了黄金分割律的福。

此外,在现代战争中,许多国家的军队在实施具体的进攻任务时,往往是分梯队进行的,第一梯队的兵力约占总兵力的2/3,第二梯队约占1/3。在第一梯队中,主攻方向所投入的兵力通常为第一梯队总兵力的2/3,助攻方向则为1/3。防御战斗中,第一道防线的兵力通常为总数的2/3,第二道防线的兵力兵器通常为总数的1/3。

0.618与战略战役

0.618不仅在武器和一时一地的战场布阵上体现出来,而且在区域广阔、时间跨度长的宏观的战争中,也无不得到充分地展现。

一代枭雄的的拿破仑大帝可能怎么也不会想到,他的命运会与0.618紧紧地联系在一起。1812年6月,正是莫斯科一年中气候最为凉爽宜人的夏季,在未能消灭俄军有生力量的博罗金诺战役后,拿破仑于此时率领着他的大军进入了莫斯科。这时的他可是踌躇满志、不可一世。他并未意识到,天才和运气此时也正从他身上一点点地消失,他一生事业的顶峰和转折点正在同时到来。后来,法军便在大雪纷扬、寒风呼啸中灰溜溜地撤离了莫斯科。三个月的胜利进军加上两个月的盛极而衰,从时间轴上看,法兰西皇帝透过熊熊烈焰俯瞰莫斯科城时,脚下正好就踩着黄金分割线。

1941年6月22日,纳粹德国启动了针对苏联的“巴巴罗萨”计划,实行闪电战,在极短的时间里,就迅速占领了的苏联广袤的领土,并继续向该国的纵深推进。在长达两年多的时间里,德军一直保持着进攻的势头,直到1943年8月,“巴巴罗萨”行动结束,德军从此转入守势,再也没能力对苏军发起一次可以称之为战役行动的进攻。被所有战争史学家公认为苏联卫国战争转折点的斯大林格勒战役,就发生在战争爆发后的第17个月,正是德军由盛而衰的26个月时间轴线的黄金分割点。

我们常常听说有“黄金分割”这个词,“黄金分割”当然不是指的怎样分割黄金,这是一个比喻的说法,就是说分割的比例像黄金一样珍贵。那么这个比例是多少呢?是0.618。人们把这个比例的分割点,叫做黄金分割点,把0.618叫做黄金数。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。

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

证明方法:

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^-ab+(1/4)b^2=(5/4)*b^2
(a-b/2)^2=(5/4)b^2
a-b/2=(根号5/2)*b
a-b/2=(根号5)b/2
a=b/2+(根号5)b/2
a=b(根号5+1)/2
a/b=(根号5+1)/2

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