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动植物世界中的数学身影课件.ppt

1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,更多具有斐波纳契数列特性的植物,菠萝,松果,挪威云杉的球果,植物选择斐波纳契数列的原因?,科学家为此苦苦研究和探索了几个世纪。到目前为止最好的解释是1992年由两位法国数学家伊夫库代和斯特凡尼杜阿迪提出来的。他们证明,斐波纳契数列使花朵顶端的种子数最多。,向日葵等植物在生长过程中,只有选择这种数学模式,花盘上种子的分布才最为有效,花盘也变得最坚实壮实,产生后代的几率也最高。这也是动植物在大自然中长期适应和进化的结果。,欣赏一下,“莱莉花瓣”笛卡尔曲线,其方程是:x3+y3=3axy。,=0.2sin(3)+s

2、in(4)+2sin(5)+1.9sin(7)-0.2sin(9)+sin(11),花函数:=3sin(3)+3.5cos(10)cos(8),三叶草:=4(1+cos3+3sin23),方程式,:,=8*t,,,=360*t*4,,,=-360*t*8,向日葵线:=t*360,r=30+10*sin(*30),z=0,蝴蝶函数:=0.2sin(3)+sin(4)+2sin(5)+1.9sin(7)-0.2sin(9)+sin(11),蜘蛛,它结的,“,八卦,”,网,既复杂又非常美丽,既使木工师傅用直尺和圆规也难画得如蜘蛛网那样匀称。当对这个美丽的结构用数学方法进行分析时,出现在蜘蛛网上的概念

3、真是惊人,半径、弦、平行线段、三角形、全等对应角、对数螺线、悬链线和超越线。,蚂蚁,英国科学家兴斯顿作过一个有趣的实验,他把一只死蚱蜢切成三块,第二块比第一块大一倍,第三块比第二块大一倍,当蚂蚁发现这食物,40,分钟后,聚集在最小的一块蚱蜢旁的蚂蚁有,28,只,第二块,44,只,第三块,89,只,后一组较前一组差不多多一倍。蚂蚁的计算本领如此精确,令人惊奇!不仅如此,蚂蚁们在寻找食物时,总是能够找到通往食物的最短路线。,计算专家,数论专家,蝉,在昆虫中十七年蝉的生命周期是最长的。它们独有的生命周期开始于地下,它们的生命周期显示出它们的数学才能。,使生物学家困惑的问题是:,“,为什么这种蝉的生命

4、周期如此之长?,以及,生命周期的年数是素数这一点有无特殊的意义?,”,另一种昆虫十三年蝉,每隔,13,年密集一次,也暗示生命周期年数为素数也许有着某种进化论意义上的优势。,有一种理论假设蝉有一种生命周期也较长的寄生物,蝉要设法避开这种寄生物。如果这种寄生物的生命周期比方说是,2,年,那么蝉就要避开能被,2,整除的生命周期,否则寄生物和蝉就会定期相遇。类似的,如果寄生物的生命周期是,3,年,那么蝉要避开能被,3,整除的生命周期,否则寄生物和蝉又会定期相遇。所以最终为了避免遇到它的寄生物,蝉的最佳策略是使它的生命周期的年数延长为一个素数。由于没有数能整除,17,,十七年蝉将很难得遇的上它的寄生物。

5、如果寄生物的生命周期为,2,年,那么他们每隔,34,年才遇上一次;倘若寄生物的生命周期更长一些,比方说,16,年,那么他们每隔,272,年才遇上一次。,为了回击,寄生物只有两种生命周期可以增加相遇的频率,1,年期的生命周期以及与蝉同样的,17,年期的生命周期。然而,寄生物不可能或者接连重新出现达,17,年之久,因为在前,16,次出现时没有蝉供它们寄生。另一方面,为了达到为期,17,年的生命周期,一代代的寄生物在,16,年的生命周期中首先必须得到进化,这意味着在进化的某个阶段,寄生物和蝉会有,272,年之久不相遇!无论哪一种情形,蝉的漫长的、年数为素数的生命周期都保护了它。,这或许解释了为什么这种假设的寄生物从未被发现!在为了跟上蝉而进行的赛跑中,寄生物很可能不断延长它的生命周期直至到达,16,年这个难关。然后,它将有,272,年的时间遇不到蝉,而在此之前,由于无法与蝉相遇它已被赶上了绝路。剩下的是生命周期为,17,年的蝉,其实它已不再需要这么长的生命周期了,因为它的寄生物已不复存在。,蒙狐猴,猕猴,对称的几何图形,壁虎在捕食蚊、蝇、蛾等小昆虫时,总沿着一条螺旋形曲线爬行,这条曲线,数学上称之为螺旋线。,鼹鼠“瞎子”在地下挖隧道时,总是沿着九十度转弯。,

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