植物的身体里有哪些数学秘密-

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植物的身体里的数学秘密如下：

具体内容：

黄金比例与植物形态：黄金比例是数学中的重要比例关系，也被广泛应用于植物的形态研究中。黄金比例是指两个数之比等于其和与较大数之比。在植物中，黄金比例可以体现在分枝、叶子排列等方面。

例如，许多植物的分枝方式遵循黄金角度，即枝干与主干之间的夹角约为137.5度。这种分枝方式可以让植物充分利用空间，最大限度地接受阳光和水分，提高光合作用效率。

数学介绍：

数学，是研究数量、结构、变化、空间以及信息等概念的一门学科。数学是人类对事物的抽象结构与模式进行严格描述、推导的一种通用手段，可以应用于现实世界的任何问题，所有的数学对象本质上都是人为定义的。从这个意义上，数学属于形式科学，而不是自然科学。

不同的数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看法。在人类历史发展和社会生活中，数学发挥着不可替代的作用，同时也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。

数学术语：

1、排列

排列，一般地，从n个不同元素中取出m（m≤n）个元素，按照一定的顺序排成一列，叫做从n个元素中取出m个元素的一个排列（permutation）。特别地，当m=n时，这个排列被称作全排列(all permutation)。

2、解集

解集是一个数学用语，指以一个方程（组）或不等式（组）的所有解为元素的集合叫做该方程（组）或不等式（组）的解集。表示解的集合的方法有三种：列举法、描述法和图示法。解集作为数学中的重要工具，在数学中有着十分广泛的应用。

3、方程

方程（equation）是指含有未知数的等式。是表示两个数学式（如两个数、函数、量、运算）之间相等关系的一种等式，使等式成立的未知数的值称为“解”或“根”。求方程的解的过程称为“解方程”。

4、立方

立方也叫三次方。三个相同的数相乘，叫做这个数的立方。如5×5×5叫做5的立方，记作5?。

植物中隐藏着的数学知识

花瓣对称排列在花托边缘，整个花朵几乎完美无缺地呈现出辐射对称形状。于是，通过研究，著名数学家笛卡儿根据所研究的一簇花瓣和叶形曲线特征，列出了x3＋y3－3axy＝o的方程式，这就是现代数学中有名的“笛卡儿叶线”。不仅如此，科学家还发现，植物的花瓣、萼片、果实的数目以及其他方面的特征，都非常吻合于一个奇特的数列。1、2、3、5、8、3、21、34、55、89……其中，从3开始，每一个数字都是前2项之和。这就是斐波那契数列。

在我国的西安地区有一种常见的小草叫作车前草。它的叶片间的夹角正好是137．5°，与数学中称为黄金角的数值相吻合。车前草按照这一角度排列的叶片，能保证每片叶子都可以最大限度地获得阳光，从而有效地提高植物光合作用的效率。于是，建筑师们就参照车前草叶片排列的数学模式，设计出了新颖的螺旋式高楼，最佳采光效果使得高楼的每个房间都很明亮。

树叶中蕴含的数学知识

植物中隐藏着的数学知识 篇1

　（1）向日葵种子的排列方式就是一种典型的数学模式。仔细观察向日葵花盘，你就会发现两组螺旋线，一组顺时针方向盘旋，另一组则逆时针方向盘旋，并且彼此相嵌。虽然在不同的向日葵品种中，种子顺、逆时针方向和螺旋线的数量有所不同，但都不会超出34和55、55和89或者89和144这3组数字，每组数字就是斐波纳契数列中相邻的两个数。植物学家发现，在自然界中，这两种螺旋结构只会以某些“神奇”的组合同时出现。

　比如，21个顺时针，34个逆时针，或34个顺时针，55个逆时针。有趣的是，这些数字属于一个特定的数字列：斐波纳契数列，即1，2，3，5，8，13，21，34等，每个数都是前面两数之和。不仅葵花子粒子的排列、还有雏菊，梨树抽出的新枝，以及松果、蔷薇花、蓟叶等都遵循着这一自然法则。

　（2）如果你仔细地观察一下雏菊，你会发现雏菊小菊花花盘的蜗形排列中，也有类似的数学模式，只不过数字略小一些，向右转的有21条，向左转的34条。雏菊花冠排列的螺旋花序中，小花互以137度30分的夹角排列，这个精巧的角度可以确保雏菊茎杆上每一枚花瓣都能接受最大量的阳光照射。

　（3）在仙人掌的结构中有这一数列的特征。研究人员分析了仙人掌的形状、叶片厚度和一系列控制仙人掌情况的各种因素，发现仙人掌的斐波纳契数列结构特征能让仙人掌最大限度地减少能量消耗，适应其在干旱沙漠的生长环境。

　（4）菠萝果实上的菱形鳞片，一行行排列起来，8行向左倾斜，13行向右倾斜。

　（5）挪威云杉的球果在一个方向上有3行鳞片，在另一个方向上有5行鳞片。

　（6）常见的落叶松是一种针叶树，其松果上的鳞片在两个方向上各排成5行和8行。

　（7）美国松的松果鳞片则在两个方向上各排成3行和5行。

　（9）树的分枝:如果1棵树每年都在生长，第2年有2个分枝，通常第3年就有3个分枝，第4年5个，第5年8个，……，每年的分枝数都是斐波纳契数。

　植物王国的数学特性既优美又神秘，如，花瓣的数目很多是符合斐波那契数列的，而且花瓣对称地排列在花朵边缘，叶子沿着植物茎干相互叠起。有些植物的种子是圆的，也有一些是刺状的，伞状花絮粘带着其他植物种子在微风中随处飘荡。还有许多植物都对螺旋形几何图形具有一种特殊的偏好：像向日葵籽盘上相互交叉的奇特螺线，从松果到菠萝的茎、皮和子实都显示了奇特的螺旋规则，这些规则在数学上极为精确的。所有这一切向我们展示了许多美丽的数学模式，这些植物形态的数学特性的确是让人感到惊叹，吸引很多人去探究其中的原因。

　如果是遗传决定了花朵的花瓣数和松果的鳞片数，那么为什么斐波纳契数列会与此如此的巧合?植物为什么会选择这样的形态和怎么能“知道”斐波纳契这个深奥的序列呢？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。

　“大自然这本书是用数学语言来书写的。”伽利略曾经说过。

　记得一次在扬州游园，听导游讲到：“竹子也分雌雄。”怎么，不会是我的耳朵听错了吧？我连忙问导游，她指着一棵竹子说：“竹子的雌雄标致就在竹节生枝和竹笋上。雌竹出笋，雄竹不出。大家看，这棵竹子的第一分枝处，是两枝，它是雌竹；再看这一棵，这第一分枝处是一枝，则为雄竹。游客们很是好奇，仔细观察，竹子的确有生发一枝、两枝或者两枝以上的。

　带着好奇，马上用手机上网，果然查到了。本草纲目》云：“竹有雄雌，但看根上第一枝，双生者必雌也，乃有笋。”大自然真是神奇啊！

　其实，在植物界还有更为神奇的现象呢？记得，期末考试前，有一位学生问我一道找规律的题，即1,2,3,5,8， ， 。我看了几眼，给孩子说：1+2就是第三个数3,2+3就是第四个数5，以此类推，5+8=13,8+13=21。后来，我从数学老师那里得知，1,2,3,5,8,13,21,34,55等是斐波那契数列，也就是黄金分割线，规律是每个数都是前面两个数的和。

　前两天，我在看报时，偶然读到了植物对斐波那契数列情有独钟，很是心仪。如，大家熟知的向日葵种子的排列方式，就是一种典型的数学模式。向日葵的花盘有两组螺旋线，一组顺时针，一组逆时针，并且彼此相嵌。无论哪种向日葵品种，种子的顺、逆时针方向和螺旋线的数量有所不同，但都不会超出34和55、55和89或者89和144这3组数字，每组数字就是斐波那契数列中相邻的两个数。

　真是这么回事？我走在买菜的路上，眼睛左右搜索，有了，路边卖水果的摊位上就有葵花盘。走上前，拿起一个小的，仔细观察，又在心里默默数着，果不其然。再拿一个稍大点的，与小的一样。最后挑了个大个的，买下后一边走，一边数，真的是89和144。

　植物为什么会选择这样的形态呢？又怎么能“知道”斐波那契数列这个深奥的序列呢？原来，这种数列使植物花朵顶端的种子数最多。向日葵只有选择这种数学模式，花盘上种子的分布才最为有效，花盘也变得更为坚实壮实，产生后代的几率也最高。

　原来是这样啊！看起来，植物也是在长期的适应和进化中慢慢成这样的。另外，松果、雏菊、蔷薇花、蓟叶等都遵循这一自然法则。

　植物与数字竟是如此亲密的关系啊！我不得不说，在植物界伽利略的“大自然这本书是用数学语言来书写的。”这一说法得到了佐证啊！

　自然界就是一部百科全书，只要走进自然大课堂，仔细观察，用耳聆听，定能有所发现，有所收获的。

树叶中蕴含的数学知识有斐波那契数列、黄金分割、几何形状、分形、排列方式、面积和周长、对称性。

1、斐波那契数列

科学家发现，植物的花瓣、萼片、果实的数目以及其他方面的特征，都非常吻合于斐波那契数列。

2、黄金分割

科学家发现，植物中的螺旋结构就常与斐波那契数列有关。向日葵种子的排列方式就是典型的数学模式。

3、形状和大小

由遗传和环境因素共同决定，从数学角度来看，叶子的形状可以通过各种曲线方程来描述，也可以通过测量叶子的各种尺寸，长度、宽度、面积来量化叶子的形状和大小分形。

4、分形

一些树叶的形状和结构，可以通过分形理论来描述和分析。部份树叶的边缘具有分形的轮廓，其表面结构也可以被看作是分形的。

5、排列方式

在植物中，叶子通常按照一定的规律排列，螺旋排列或对生排列。这些排列方式可以用数学中的图论或线性代数等学科来描述。

6、面积和周长

树叶的面积和周长也是可以通过计算得出的，椭圆形的树叶可以通过周长和长轴、短轴的关系计算面积。

7、对称性

许多植物的叶子是对称的，这种对称性可以用数学来描述。可以通过轴对称或中心对称等方式来描述叶子的对称性。

数学与自然的关系

1、数学是描述自然现象的重要工具

数学是一种抽象的学科，它研究数量、结构、变化以及空间概念。在自然界中，这些概念同样存在。动植物的生长和繁衍过程中，数量和结构是关键因素。天体运行和地球自转自然现象，则涉及到空间和运动的概念。数学为人们理解和描述自然现象提供了一种重要的工具。

2、自然为数学提供了研究对象和研究方法

自然界的多样性和复杂性为数学提供了丰富的研究对象。自然的运行规律也为数学提供了研究方法。物理学中的力学、电磁学领域，都大量运用了数学工具进行研究和建模。而生物学中的遗传学、生态学等学科，也离不开数学和计算机科学的支持。

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