黃金分割點
如果用一個點去分割一條線段,用什麼比例平分才能達到視覺上的最好效果呢?並不是將這個點畫在中間,也不是將這個點劃在任何一個等分的位置,而是這個點分的小段與大段的比,恰好是大段與全長的比,即0.618比例,才是真正符合人視覺完美的“黃金分割點”。著名的畫家達·芬奇曾經用這個比例畫人體,顯得非常美觀和協。人們關於黃金分割有很多的方法,有黃金分割圓和黃金分割矩形等,但是為什麼這個比例就達到視覺上的和協美?這一直是一個謎。“黃金分割法”由來之久,最早可以追溯到兩千多年前,古希臘的柏拉圖派學者歐多克斯,首先使用規尺分已知線段為“黃金分割”,他的做法如下:1.過B點,作BC上AB,而且使BC=12AB;2.連AC;3.以C為圓心,CB為半徑作圓弧,交AC於D;4.以A為圓心,AD為半徑作圓弧交線段AB於P,則P點分AB成黃金分割。這個做法十分簡便,證明也很容易。設AB=a,則BC=a2,由勾股定理可知:AC=AB2+BC2=a2+(a22)=52a;AC=AC-DC=52a-a2=5-12a;AP=AD=5-12a。
這就證明了,P點分AB成黃金分割。這個作圖方法,叫做“黃金分割法”,P點為黃金分割點。
達芬奇根據黃金分割比例繪出的人體在近代數學中,有一個幾何美學完美結合的例子,那便是“黃金分割”,之所以這麼叫,是因為這個比例分割的線段或者圖形,都是符合人的審美要求,而這一比例也被用在了藝術領域。那麼究竟什麼是“黃金分割”呢,讓我們好好來探索和研究一下。分割在幾何學中的定義。在已知線段AB上有一點P。如果P將AB分為大小兩段,使小段與大段之比恰好等於大段與全長之比,即BP∶AP=AP∶AB,那麼就叫P點分線段AB成“中外比”。著名畫家達·芬奇把人體許多部位之比畫成中外比,顯得特別和諧美觀,他稱中外比為“黃金分割”。在現代數學中,黃金分割點又可以用數值的說法是0.168比值,它的計算方法是這樣的:設線段全長AB=a,大段AP=x,則小段BP=a-x,於是,a-xx=Xa即X2+ax-a2=0,x=-a±5a2舍去負根,得x=5-12a因此,Xa=5-12這就是說,中外比的比值為5-12。中外比的比值,叫做“黃金數”,用記號g表示。請記住:g=5-12由於5=2.236……所以g=0.618。在數學上還有一種輾轉分割法:設點P1將線段AB分成黃金分割,即BP1=AP1=g;取AB中點O,作點P1關於點O的對稱點P2,則點P2有下述重要性質:1.點P2也將線段AB分成黃金分割。這是因為:AP2=BP1,BP2=AP1,AP2=BP2=BP1=AP1=g,所以點P2也分AB成黃金分割。由此可知,每條線段有兩個黃金分割點。2.點P2還分線段AP1成黃金分割。證明如下:由於BP1=AP1=g,而AP2=BP1,所以AP2=AP1=g,這就說明P2分AP1成黃金分割。3.作P2關於線段AP1中點的對稱點P3,則AP3將AP3黃金分割。如此繼續利用對稱,輾轉相割,可以得到一係列的黃金分割點。在國外,有位畫家舉辦過一次畫展,所有的畫麵都是不同比例的矩形,有的狹長,有的正方。據統計數字表明,觀眾最喜愛的是寬與長之比為g的短形畫麵。人們稱這種矩形為“黃金矩形”。黃金矩形有個奇特的性質,如果矩形ABCD是黃金矩形,即DA∶AB=g,在它的內部截去一個矩形。這個過程繼續下去,還可以得到一係列的黃金矩形。黃金分割就是如此奇妙,但是至今人們也還沒有徹底解開其中的奧秘。為什麼是0.618,而不是12或者13,才是最佳分割點呢?這恐怕要留給後人去解釋了。