科百科
当前位置: 首页 范文大全

正方体的表面积大全(西兰花中的分形及西兰花的表面积和体积计算)

时间:2023-06-17 作者: 小编 阅读量: 1 栏目名: 范文大全

西兰花作为一种蔬菜却有“花”字,可见其颜值之高。因此,分形几何又称为描述大自然的几何学。此计算基于以下假设:1、将西兰花的分形图案看做是一个正六边形。同时,西兰花分形展开次数为y。由于西兰花基本上都是由不超过四次分形展开的花簇组成的,只要根据不同的西兰花再乘以其花簇数即可。由图可见,西兰花的体积是由球形体积的一部分加上圆锥体的体积构成的。

[遇见数学创作小组] 作者徐乐涵

分形(Fractal),具有以非整数维形式充填空间的形态特征。通常被定义为“一个粗糙或零碎的几何形状,可以分成数个部分,且每一部分都(至少近似地)是整体缩小后的形状”,即具有自相似的性质。分形一词,是曼德博创造出来的,其原意具有不规则、支离破碎等意义。1973年,本华·曼德博(Benoit Mandelbrot)在法兰西学院讲课时,首次提出了分维和分形的设想。而我们平时吃的西兰花就是一个天然的分形。

西兰花作为一种蔬菜却有“花”字,可见其颜值之高。那么它究竟为什么能让大家看上去赏心悦目呢?那是因为它的表面是由一个个小的分形花簇构成的,形成了科学美。

科学美是数学美的一种。数学美以令人赞叹不已、无比快悦的美妙形式揭示自然界的内在美以及客观事物的内在美以及客观事物之间的各种关系,是数学中的艺术。

数学美的形式有简明美、对比美、对称美、序列美、节奏美、奇异美和滑稽美。数学美食自然美的数字、图像化;是表现数学内容的形式的艺术化;是社会上第一流人格美的代表者----探索者们的劳动结晶;是自然美、艺术美、社会美中精萃的综合和统一物。

难怪有英国数学家亨利·比林斯利发自内心的话语:“许多艺术能够美化人们的心灵,但却没有哪一种艺术能比数学更有效地去美化和修饰人们的心灵。”

曼德尔布罗特最先引入分形一词,意为破碎的,不规则的,并且建议将分形定义为整体与局部在某种意义下的对称性的集合,或者具有某种意义下的自相似集合;也尝试性地给出了一个定量刻画,说分形是其豪斯道夫维数严格大于其拓扑结构的集合。

分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的集合学。由于不规则(非线性)现象在自然界是普遍存在的。因此,分形几何又称为描述大自然的几何学。分形几何建立后,很快就引起了许多学科的关注,这是由于它不仅在理论上,而且在实用上都具有重要价值。

如Cantor集的初始元是长度等于1的线段。将其分3等,去掉中间一段,保留两侧的两段作为生成元。然后将剩下的两段重复以上步骤,以至无穷。此分形给人们的感觉是简单的,但它却体现出数学的简明美。

谢尔宾斯基三角形、地毯一样是经典的分形集。

图形上毫无保留地展现出数学的对称美,还可以利用矩阵和数学形态学相结合来产生这些图形,图像矩阵和结构矩阵的应用,能够从公式、结构上感受到数学的对称美。从图中还能看到对称性,它指的是对一类具有无穷嵌套的几何对象。

根据三分 Cantor集的构造可以导出有趣序列和一列有趣的对数不等式 :

有 数 列 {X}: 1,3,7,9,19,21,25,...

而这样用同一种数学符号表示出多种数量之间关系或在一连串的、有规律的变化中揭示数量之间关系的数学结果正体现了数学的序列美。

总之,分形让我们深切地感受到了数学美,而且分形与其他学科的融合也不能不让人感受到它的神秘和数学的和谐美。分形这一现代学科与古老的牛顿法存在着极为密切的联系,它在复动力系统中的应用更是让我们大开眼界。从分形能看到古老与现代、简单与复杂的完美统一。而对数学的研究,人们自觉不自觉地 都在使用着美学规律,数学的发展是人们对于数学美的追求的结晶。

由此,我们可以运用数学方法去计算西兰花的表面积和大概体积。首先,我们需要对西兰花进行简单建模。

此计算基于以下假设:

1、将西兰花的分形图案看做是一个正六边形。

2、假设西兰花每一个六边形和下一个子六边形的比例都是 3/4。

3、假设西兰花的中心杆长与西兰花中间最大的六边形的边呈 2:1 的比例关系。

首先由等比数列可以计算西兰花的表面积得:

解:设西兰花的中心杆长为 x cm( 的长度与西兰花种植的水分、土壤、光照、技术、西兰花种植鼠密度等有关),则可得西兰花最中心的六边形边长为 x/2 cm。

同时,西兰花分形展开次数为 y。

由于西兰花基本上都是由不超过四次分形展开的花簇组成的,只要根据不同的西兰花再乘以其花簇数即可。

还可用公式 πz(z-x) (z为西兰花最侧边长) 接下来对西兰花的体积进行建模。

由图可见,西兰花的体积是由球形体积的一部分加上圆锥体的体积构成的。设球的半径为 z cm。

则西兰花的体积为

总结:分形在我们的生活中无处不在,我们要善于观察它的美,把分形问题运用的日常生活中,为生活带去数学的美感,让分形问题融入在日常生活之中。

,
    推荐阅读
  • 大自考和小自考区别(大自考和小自考有什么不同)

    大自考考生只需在县区自考办报名即取得考籍,小自考考生则在报考院校报名后,学籍档案在省教委备案。大自考主要是考生自学,也可选择助学单位辅助学习;小自考一般要在经省考委评审通过的高等院校报读相关专业,学习时间地点相对集中。大自考由省考办在每年的一、四、七、十组织四次考试,可重复报考;小自考除统考科目与大自考考试时间一样外,其余都是校考,考试时间一般会安排在每学期期末。

  • 我有一个朋友用英语怎么说(我有一个朋友用英语如何说)

    我有一个朋友用英语如何说英语:Ihaveafriend读音:英[aɪhævəfrend]美[aɪhævəfrend]语法:have的基本意思是“有”,指物质上的所有、身心上的具有或构成上的含有引申可作“享有”“容许”“招致”。

  • 车上蹭了别人的漆妙招 车上蹭上别人的漆怎么办

    如果情况轻微,可以用润色笔或牙膏擦拭。此时,用清水清洗划痕,晾干即可。选择同色的指甲油,均匀涂抹在划痕处,建议可以多涂几次。但前提是要知道自己车漆的正式名称,然后才能买相应颜色的润色笔。但对于中高损伤,建议在4S店或快修店进行修复,如漆面有明显脱落、划痕较深、划痕面积较大等。

  • 傍组词bang(傍如何组词)

    跟着小编一起来看一看吧!傍组词bang傍的组词:傍午、傍晚、傍角儿、傍明、傍依、偎傍、傍边儿、依山傍水、傍黑儿、依傍、傍亮儿、倚傍、无所依傍、使性傍气、身傍、傍费、傍荫。傍晚,汉语词汇,拼音:bàngwǎn,意思是临近晚上。与“黄昏”同义。指日落左右的时间,即日光至晚上的过渡时刻。月见草属的植物会在这个时刻开花。傍角儿,汉语词语。指旧时京剧戏班中一般演员。傍明,读音为bàngmíng,汉语词语,意思是指拂晓。

  • 5g套餐一般几个(套餐最低每月128元)

    31日,在2019年中国国际信息通信展览会上,中国移动正式发布5G商用套餐,同时,中国移动北京公司宣布首位5G商用用户产生。吴涛摄中国移动5G套餐最低128元中国移动官网显示,其5G套餐分个人版和家庭版,各有五档。5G商用启动仪式。此外,值得注意的是,三大运营商公布的5G套餐均暂未提限速的事情,此前有消息称,三大运营商将对不同档位的套餐进行限速。

  • 绣球花怎么修剪(只需这样做即可)

    绣球花怎么修剪?下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!绣球花怎么修剪它的花一般是在花后大约每年的8月上中旬以后,逐渐分化发芽,第二年会前一年的老枝上开花,所以要在花后及时的修剪,当绣球花开完花后,要把残花剪掉,并且把开花枝保留3到4对叶。然后把其余的全部剪掉,内堂里要剪掉一些过细过弱的枝条就可以。

  • 猕猴桃怎么催熟得快一点(硬邦邦的猕猴桃)

    因此目前很多商贩经常会用乙烯气体或乙烯来促进果实的成熟,从而有效的提高猕猴桃的上市时间。这些成熟的水果会散发出天然催熟气体“乙烯”,将猕猴桃与这些成熟的水果放置在一起,这种天然的催熟气体便能传染猕猴桃,从而促进它变软变甜。购买猕猴桃后,应将其放在阴凉处。

  • 大虾一般煮多长时间 大虾一般煮多长时间好

    2、如果是冻虾则需要先在常温给大虾解冻,解冻后按照大小决定煮的时间,最后别忘了,冻虾煮好后,先不要打开锅盖,最好再焖2分钟,记住这一点,虾肉不仅鲜嫩,而且不腥。

  • 阜念什么(阜的意思)

    以下内容大家不妨参考一二希望能帮到您!阜念什么“阜”念:fù,与他字形相似的字为:埠,念bù。甲骨字形,像山崖边的石磴形。用以表示地势或升降等意义。阜阳,简称阜,古称汝阴、顺昌、颍州,位于安徽省西北部,华北平原南端。西北部与河南省周口市,西与河南省新蔡县相邻,西南部与河南省信阳市相接,北部、东北部与亳州市毗邻,东部与淮南市相连,南部与六安市隔淮河相望,下辖3区4县1市。