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黄金分割造就了美
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  • 资源类别素材
    资源子类文本素材
  • 教材版本不限
    所属学科高中数学
  • 适用年级高中不限
    适用地区全国通用
  • 文件大小144 K
    上传用户tysychengge
  • 更新时间2011/8/19 16:22:06
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资源简介

黄金分割造就了美

(一)简介
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,取其前六位数字的近似值是0.618034。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。
让我们看一个运筹学方面的例子。假设有一个原料配方设计任务,已知某种添加剂的使用量只有一个最佳值,为了清楚,我们用图来表示,横坐标代表添加剂用量,纵坐标是效果,假设实际情况如红色曲线所示。如何通过试验尽快找到这个数值呢?若以克为最小计量单位,我们绝不能从1克开始,每次增加1克,一次一次地做试验,因为一般说来这样做的效率太低。

利用黄金分割比可以设计这样的算法:首先确定一个添加剂使用量的搜索范围,在这个范围内仅有一个值是最好的,例如选取1克和100克为搜索范围(对应于图中的A和B)。然后在此区间内再选两个试验用量,这两个试验量是C=(1-0.618) х (B-A) =0.382х (B-A)和D=0.618 х (B-A)。
由于以克为最小计量单位,所以C和D都要取整数,C和D两个量进行试验的结果可能有三种情况:甲、C比D好,乙、D比C好,丙、C、D一样好。对于这三种情况,我们分别讨论如下:
甲情况:由于C比D好,所以可以断定最好值不应比D还大。也就是说下一步只需在A到D的范围内寻找就可以了,这意味着第二次的搜索范围大约是第一次的0.618。若以A和D为新一轮搜索的A和B,则上一阶段搜索的试验点C根据前述的关系可知,恰好位于新区间的0.618的位置,即相当于新搜索区间的D。我们只需按上面的公式再求一个新的试验点C,就可以重复上述过程了。
乙情况:和甲情况相反,舍弃比C小的部分,新一轮的搜索范围为从C到B,其长度仍是第一次的0.618。以C和B为新一轮搜索区间的A和B,由于上一次的试验点D正好位于1-0.618=0.382的位置,所以是新一轮的试验点C。我们只需按上述公式再求一个新的试验点D,就可以重复上述过程。对于甲、乙两种情况,新一轮的搜索都只需做一次试验即可。
丙情况:由于C、D一样好,所以可以断定最好值在C和D之间,即下一步的搜索区间是从C到D,此时的搜索区间只有上一次的0.236。此时可将原来的C和D看作新的A和B,再按前法求出新的C和D即可重复前面的过程了。
如此重复寻找,直到新的搜索区间小于或等于1时,就可以结束了。
这个算法的好处是能按至少0.618的速度缩小搜索区间,而且一般情况下前一次的试验结果对于下一次是有用的。因而可能使用最少的试验次数尽快找到最佳结果。这样的方法常常用于最优化设计,特别是当待确定的参数只有一个的情况。黄金分割比的用途早已超出了艺术范畴,这也是时至今日仍然有许多人还在热心于他的研究的原因。
(二)黄金分割与人体美
人对自身形态之美极为迷恋,同时也感到迷惑。自古希腊起人们就对人体美进行探索,他们发现人体美的原因在于整体统一,多样和谐。从对“维纳斯”的测量,到对达 。 芬奇的“蒙娜丽莎”的研究。人们不禁发现其形体及个部比例数据都符合
黄金分割率。我国的医学美学专家孙少宣及彭庆星,在对人体进行了深入的开拓和研究后,科学地阐述了黄金分割律与人体内在联系。提出了“人体美是黄金分割律的天然集合”的论点,他们的这一论点被广泛的运用到医学美容实践中去。从而促进了医学人体美理论的应用和研究。历年来,人们在研究人体美时发现,在健美人的容貌和形体结构中有许多与黄金分割率相关的点三角形,矩形及指数,从这里可以窥视黄金分割率在人体美的实践中的重要价值,现分述于下:
  一、黄金点
  (一)人体黄金点
  所谓黄金点是指一条线段,短段与长段之比值为0 。618或近似值的分割点。人体有许多黄金分割点是人体美的基础之一。
  1.脐:就人体结构的整体而言,肚脐是黄金点,脐以上与脐以下的比值是0.618 :1。
  2.喉结:头顶至脐部,喉结是分割点,之间的比值近似0 。618。
  3.眉间:前发际至颏底连线,上1/3与下2/3之分割点。

  4.鼻根点:鼻根中线与睑板软骨上缘连线的交点。
  5.鼻下点:前发际至颏底连线,下1/3与下2/3之分割点。
  6.唇珠:鼻底至颏底连线,上1/3与下2/3之分割点。
  7.颏唇沟正中点:鼻底至颏底连线,下1/3与下2/3之分割点。
  8.口角:正面观,口裂水平线左(右)侧1/3与对侧2/3之分割点。
  9.风市穴:双手自然下垂中指尖的部位,为足底至头顶之分割点。
  10.肘关节(鹰嘴):肩峰至中指尖之分割点。
  11.膝关节(髌骨):足底至脐之分割点。
  12.颏凹点:口裂至颏下缘,上1/3与下2/3交界点的正中线上,有一凹点为分割点。
  13.乳头:乳头垂直线,锁骨至腹股沟之分割点。
  (二)人体黄金矩形
  黄金矩形,为宽与长之比值为0 。618或近似与该值的长方形。人体中也有许多黄金矩形,也是人体美的基础之一。
  1.头部轮廓:头部长(颅顶至颏部)与宽(两侧颧弓突端中间距)。
  2.面部轮廓:眼水平线的面宽为宽,前发际颏底间为长。
  3.鼻部轮廓:鼻翼为宽,鼻根至鼻下点间距为长。
  4.唇部轮廓 :静止状态时,上下唇峰间距为宽,口角间距为长。
  5.外耳轮廓:耳屏至耳轮外缘间距为宽,耳轮上缘至耳垂下缘间距为长。
  6.上颌前牙轮廓:切牙,侧切牙,尖牙最大的远近中径为宽,龈径为长。
  7.躯干轮廓:肩宽与臀宽的平均数为宽,肩峰至臀底间距为长。
  8.手部轮廓 :手指并拢时,掌指关节水平线为宽,腕关节至食指尖间距为长。
  (三)人体黄金指数
  黄金指数为两条线段 比例关系为0 。618或近似于此值。人体面部躯干四肢中有许多线段之间存在着这种比例关系。
  1.鼻唇指数:鼻翼宽度与口角间距宽度之比。
  2.目唇指数:口角间距宽度与两眼外眦宽度之比。
  3.上下唇高指数:面部中线的上下唇红高度之比。
  4.目面指数:两眼外眦间距与眼水平线的面宽之比。
  5.切牙指数:下颌中切牙与上颌中切牙远近中径之比。
  6.四肢指数:肩峰至中指尖连线为上肢长,髂嵴至足底连线为下肢长,两者之比,近似于0 .618。
  (四)人体黄

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