عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي

بااتکال واستعانت از الطاف بیکران خداوند متعال وبا نظر به اهمیت و ضرورت تبادل الکترونیکی بین دبیران محترم ریاضی وعلاقه مندان به علم ریاضی و نیز دانش آموزان عزیز وبلاگ گروه ریاضی ایجاد و راه اندازی شد منتظر نظرات وپیشنهادات شما خوبان هستیم
" بلوچی"
سرگروه ریاضی متوسطه بمپور

سرگرم ریاضیات و سرگرمی

عدد طلائی عددیست ، تقریباَ مساوی 1.618 ، که خواص جالب بسیاری دارد ،اشکال تعریف شده با نسبت طلائی ، از نظر زیبائی شناسی در فرهنگهای غربی دلپذیر شناخته شده، چون بازتابنده خاصیتی بین تقارن و عدم تقارن است.

پاره خطی را در نظر بگیرید و فرض کنید که آنرا بگونه ای تقسیم کنید که نسبت بزرگ به کوچک معادل نسبت کل پاره خط به قسمت بزرگ باشد. اگر این معادله ساده یعنی a2=ab+b را حل کنیم (کافی است بجای b عدد یک قرار دهیم بعد a را بدست آوریم) به نسبتی معادل تقریبا
1.61803399 یا 1.618 خواهیم رسید.

تعریف دیگر نسبت طلایی این است که «عددی مثبت است که اگر به آن یک واحد اضافه کنیم به مربع آن خواهیم رسید». تعریف هندسی آن چنین است: طول مستطیلی به مساحت واحد که عرض آن یک واحد کمتر از طولش باشد.
بسیاری از عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي مراجع علمی، حرف یونانی φ را برای این عدد انتخاب کرده‌اند
. اگر عدد فی را بتوان دو برسانیم مثل این است که یک واحد به عدد فی افزوده باشیم یعنی φ²=φ+1 و اگر عدد یک را بر فی تقسیم کنیم مثل این است که یک واحد از عدد فی کم کرده باشیم یعنی :
1/φ=φ-1

پوسته مارپیچی یک حلزون نمونه ای ساده ودرعین حال زیبا، از نسبت طلائی است.
نسبت قطر مارپیچ های حلزون نیز نسبت 1.618 به یک را دارد.حلزون گوش انسان هم این تناسب را دارد
در یک کندوی عسل همیشه تعداد زنبورهای ماده از نرها بیشتر است. حال اگر تعداد زنبورهای ماده را به نر تقسیم کنیم در هر کندویی در هر گوشه ی کره ی خاکی یک عدد ثابت بدست می آید. که همان فی است.
در مورد دی.ان.ای ، مولکول دی.ان.ای از دو زنجیر پلی نوکئوتیدی ساخته شده. بین بازهای آلی آدنین و تیمین 2 پیوند هیدروژنی و بین بازهای آلی گوانین و سیتوزین 3 پیوند هیدروژنی وجود داره. مطلب جالب در مورد دو رشته پلی نوکلئوتیدی سازنده مولکول دی.ان.ای اینه که هر کدوم از این دوتا رشته 34 آنگستروم طول و 21 آنگستروم پهنا داره که این اعداد و تعداد پیوند ها اعداد دنباله فیبوناچی اند (جهت اطلاع اونایی که نمیدونن بگم که اگه میخواین بدونین یه آنگستروم چقدره ، برید یه متر به طول یک متر بردارید و اون یه متر رو ده میلیارد قسمت کنید هر قسمت برابر یه آمگسترومه. ) . داوینچی نخستین کسی بود که نسبت دقیق استخوان های انسان را اندازه گیری نمود و ثابت کرد که این تناسبات با ضریب عدد فی هستند.
در بدن انسان مثالهای بسیار فراوانی از این نسبت طلایی وجود دارد. در شکل زیر نسبت m/m یک نسبت طلایی است که در جای جای بدن انسان می توان آنرا دید. به عنوان مثال نقاطی از بدن که دارای نسبت طلایی هستند:
نسبت قد انسان به فاصله ناف تا پاشنه پا
نسبت فاصله نوک انگشتان تا آرنج به فاصله مچ تا آرنج
نسبت فاصله شانه تا بالای سر به اندازه سر
نسبت فاصله ناف تا بالای سر به فاصله شانه تا بالای سر
نسبت فاصله ناف تا زانو به فاصله زانو تا پاشنه پا
- هر گاه شما طول صورت فردی را به عرض ان تقسیم کنید هر چقدر این عدد به عدد طلایی نزدیکتر باشد ان فرد باهوشتر است ( ثابت نشده.)
طول هرسه بند انگشت یکی عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي از انگشتان خود را به دلخواه اندازه بگیرید. اندازه بند بالایی را به وسطی تقسیم کنید. عددی در حدود 1.6 خواهد بود نه ؟!حال همان عمل بالا (تعیین نسبت) را در مورد بند وسط به بند کوچک انجام دهید.
این نسبت نقش پیچیده‌ای در پدیده‌هایی مانند ساختار کریستال‌ها ، سال‌های نوری فاصله بین سیارات و پریودهای چرخش ضریب شکست نور در شیشه ، ترکیب‌های موسیقی، ساختار سیاره‌ها و حیوانات بازی می‌کند . علم ثابت کرده است که این نسبت به راستی نسبت پایه و مبنای خلقت جهان است . هنرمندان دوره رونسانس عدد فی را یک نسبت الهی می‌دانسته‌اند .
در بین مثال‌های بی‌شمار از وجود این نسبت و یکی از برجسته‌ترین آنها مارپیچ های dna است . این دو مارپیچ فاصله دقیقی را با هم براساس نسبت طلایی حفظ می‌کنند و دور یکدیگر می‌تابند
ردپای نسبت طلایی در دنیای نجوم نیز دیده می شود. در میان حلقه های زحل شکافی وجود دارد به نام کاسینی که بسیار معروف است. شاید جالب باشد که بدانید این شکاف طول حلقه زحل را به نسبت طلایی تقسیم کرده است! اگر فاصله عطارد از خورشید را به عنوان واحد در نظر بگیریم و فاصله بقیه سیاره هارا به طور نسبی (نسبت به سیاره قبلی) به دست بیاوریم به نتایج بسیار جالبی می رسیم

پرگار جالبی که ضمن حفاری در پمپی ، یکی از شهرهای ایتالیا ، در کارگاه یک مجسمه ساز پیدا شده است ، دال بر اونه که یونانی ها و رومی ها نه تنها از عدد طلایی آگاهی داشتند بلکه از اون تو عمل هم استفاده می کردند این پرگار که هم اکنون در موزهی ناپل نگه داری میشه طولی برابر 146 میلیمتر داره و به وسیله ی لولا به دو بازوی خود با طول های 56 و 90 میلیمتر تقسیم شده که نسبت این دو عدد به عدد طلایی نزدیکه. تو هنر محشر معماری که ناگفته معلومه این عدد چقدر کاربرد داره . حدود 2500 ساله که از این عدد تو معماری استفاده میشه به طور مثال در بسیاری از معبد های یونانی ، میشه بارها این نسبت رو تو بناها پیدا کرد مثلا ً در معبد پارتئون (معبد دختر) که در بین سالهای 447 تا 338 پیش از میلاد مسیح تو آکروپولیس تو آتن ساخته شده و عظیم ترین یادگار هنر معماری یونان باستان هستش، نسبت ارتفاع تمامی ساختمان به طول تیر بزرگ برابر عدد طلایی است .

در قرون وسطا برای نسبت طلایی مفهومی عرفانی و خرافی قائل بودند. معماران قرون عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي وسطا رازهای مربوط به پیدا کردن نسبت ها از جمله نسبت طلایی رو با دقت از دیگران پنهان میکردند ،از جمله اوسقف شهر اوترخت به این دلیل که با حیله تونسته بود به روش یافتن نسبت ها تو ساختمان کلیسا ها پی ببره ، جان خودش رو از دست داد. از جمله آثار قرون وسطا که عدد طلایی تو اون به چشم میخوره میشه به یکی از شاهکارهای معماری سده ی دوازدهم میلادی ، کلیسای اوس پنسکی در چرنیگوف (جمهوری اوکراین) اشاره کرد که اگه نسبت اندازه ها تو قسمت های مختلف رو کلیسا رو محاسبه کنیم همه جا به تقریب به عدد طلایی میرسیم.

بعضی از هنرمندای مجسمه ساز هم از این نسبت استفاه میکنند . به طور مثال برای تقسیم بندی نقاط مختلف صورت میشه از نسبتهای طلایی که در بالا عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي گفتم استفاده کرد اینجوری هم کار طبیعی تر جلوه داده میشه هم به چشم ناظر زیباتر دیده میشه که همش تاثیر عدد طلایی هستش .
در موسیقی هم عدد طلایی یافت شده . به طور مثال سر و حلقه ویلن در مستطیل طلایی قرار میگیرد و کاسه آن از دوایری تشکیل شده که نسبت قطر اونا عدد طلایی هستش . زمانی صدای ساز زیبا جلوه میکنه که نسبت دامنه امواج صوت به عدد طلایی میل کنه و اما در خوشنویسی ، استاد میر عماد با تغییراتی که تو خطوط پیشینیان انجام داد و اضافات و ناخالصی ها رو از پیکره نستعلیق حذف کرد استاد میرعماد نسبت های اجزای حروف و کلمات رو به درجه ی اعلای زیبایی یعنی نسبت طلایی نزدیک کرد . با بررسی اکثریت قاطع حروف و کلمات استاد متوجه میشویم که این نسبت به عنوان یک الگو تو تار و پود حروف و واژه ها وجود داره و زاویه 63.448 درجه که مبنای ترسیم مستطیل طلایی است ، در شروع قلم گذاری و ادامه رانش قلم حضوری تعیین کننده داره.این کارها قطعا ً نتیجه شعور و حس زیبایی شناسی استاد میر عماد هستش نه آگاهی از از فرمول تقسیم طلایی و دیدگاه هندسی و علوم ریاضی کسی و بگیم یه مستطیل بکش ، تو اغلب موارد این نسبت اضلاع این مستطیل به عدد طلایی نزدیکه چون ذهن ما به طور ناخودآگاه اینو میخواد. من خودم اینو امتحان کردم . مستطیلی که طرف مقابل برام کشید تا 3 رقم اعشار با عدد طلایی یکسان بود . ) همچنین استاد میر عماد این نسبتها رو تو فاصله بین دو سطر و مجموعه دو سطر چلیپاها و کادرهای کتابت و قطعات رعایت کرده

نسبت دو عضو متوالی دنباله
اولین مطلبی که در زمینه ارتباط با دنباله فیبوناچی قابل ذکر است به این قرار است: دنباله را بار دیگر در نظر می‌بینیم:
۱۰-------۹--------۸--------۷---------۶-------۵-------۴-------۳-------۲-------۱-------شماره جمله
۵۵------۳۴------۲۱-------۱۳-------۸-------۵-------۳-------۲-------۱-------۱-------مقدار جمله
نسبت جمله دوم به اول برابر است با ۱
نسبت جمله سوم به دوم برابر است با ۲
نسبت جمله چهارم به سوم برابر است با ۱٫۵
نسبت جمله پنجم به چهارم برابر است با ۱٫۶۶
نسبت جمله ششم به پنجم برابر است با ۱٫۶
نسبت جمله هفتم به ششم برابر است با ۱٫۶۲۵
نسبت جمله هشتم به هفتم برابر است با ۱٫۶۱۵
نسبت جمله نهم به هشتم برابر است با ۱٫۶۱۹
نسبت جمله دهم به نهم برابر است با ۱٫۶۱۷
به نظر می‌رسد که این رشته به عدد طلایی نزدیک می‌شود. اگر نسبت عدد چهلم این رشته را به عدد قبلی حساب کنیم به عدد ۱٫۶۱۸۰۳۳۹۸۸۷۴۹۸۹۵ می‌رسیم که با تقریب ۱۴ رقم اعشار نسبت طلایی را نشان می‌دهد. نسبت جملات متوالی به عدد طلایی میل می‌کند.

ریاضیات عالی ترین دستاورد اندیشه و اصیل ترین زاده ذهن ادمی است . موسیقی روح را ارامش می دهد نقاشی چشم را می نوازد شعر موجب برانگیختن عواطف می شود فلسفه ذهن را قانع می کند مهندسی زندگی را بهبود می بخشد اما ریاضی دارای مجموع این ارزشهاست .
در این وبلاگ سعی شده است مطالبی از ریاضیات گنجانده شود که افراد مختلف جامعه با هر دانش ریاضی بتوانند با مطالعه آن ها علاوه بر سرگرم شدن ،لذت ریاضی را نیز تجربه نمایند.
از ارسال نظرات ارزشمند شما تشکر می کنم.

Welcome Dear Friend

دنیای اعداد بسیار زیباست و شما می توانید در آن شگفتیهای بسیاری را بیابید. در میان اعداد برخی از آنها اهمیت فوق العاده ای دارند، یکی از این اعداد که سابقه آشنایی بشر با آن به هزاران سال پیش از میلاد میرسد عددی است بنام "نسبت طلایی" یا Golden Ratio.

پاره خطی را در نظر بگیرید و فرض کنید که آنرا بگونه ای تقسیم کنید که نسبت بزرگ به کوچک معادل نسبت کل پاره خط به قسمت بزرگ باشد. به شکل توجه کنید. اگر این معادله ساده یعنی a 2 =a*b+b 2 را حل کنیم (کافی است بجای b عدد یک قرار دهیم بعد a را بدست آوریم) به نسبتی معادل تقریبا" 1.61803399 یا 1.618 خواهیم رسید.

شاید باور نکنید اما بسیاری از طراحان و معماران بزرگ برای طراحی محصولات خود امروز از این نسبت طلایی استفاده می کنند. چرا که بنظر میرسد ذهن انسان با این نسبت انس دارد و راحت تر آنرا می پذیرد. این نسبت نه تنها توسط معماران و مهندسان برای طراحی استفاده می شود بلکه در طبیعت نیز کاربردهای بسیاری دارد که به تدریج راجع به آن صحبت خواهیم کرد.

یک بنای یونان باستان که نسبت طلایی در ساختار آن مشاهده می شود.

اهرام مصر یکی از قدیمی ترین ساخته های بشری است که در آن هندسه و ریاضیات بکار رفته شده است. مجموعه اهرام Giza در مصر که قدمت آنها به بیش از 2500 سال پیش از میلاد می رسد یکی از شاهکارهای بشری است که در آن نسبت طلایی بکار رفته است. به این شکل نگاه کنید که در آن بزرگترین هرم از مجموعه اهرام Giza خیلی ساده کشیده شده است.

مثلث قائم الزاویه ای که با نسبت های این هرم شکل گرفته شده باشد به مثلث قائم مصری یا Egyptian Triangle معروف هست و جالب اینجاست که بدانید نسبت وتر به ضلع هم کف هرم معادل با نسبت طلایی یعنی دقیقا" 1.61804 می باشد. این نسبت با عدد طلایی تنها در رقم پنجم اعشار اختلاف دارد یعنی چیزی حدود یک صد هزارم. باز توجه شما را به این نکته جلب می کنیم که اگر معادله فیثاغورث را برای این مثلث قائم الزاویه بنویسم به معادله ای مانند phi 2 =phi+b 2 خواهیم رسید که حاصل جواب آن همان عدد معروف طلایی خواهد بود. (معمولا" عدد طلایی را با phi نمایش می دهند)

طول وتر برای هرم واقعی حدود 356 متر و طول ضلع مربع قاعده حدودا" معادل 440 متر می باشد بنابر این نسبت 356 بر 220 (معادل نیم ضلع مربع) برابر با عدد 1.618 خواهد شد.

کپلر (Johannes Kepler 1571-1630) منجم معروف نیز علاقه بسیاری به نسبت طلایی داشت بگونه ای که در یکی از کتابهای خود اینگونه نوشت : "هندسه دارای دو گنج بسیار با اهمیت می باشد که یکی از آنها قضیه فيثاغورث و دومی رابطه تقسیم یک پاره خط با نسبت طلايي می باشد. اولین گنج را می توان به طلا و دومی را به جواهر تشبیه کرد".

تحقیقاتی که کپلر راجع به مثلثی که اضلاع آن به نسبت اضلاع مثلث مصری باشد به حدی بود که امروزه این مثلث به مثلث کپلر نیز معروف می باشد. کپلر پی به روابط بسیار زیبایی میان اجرام آسمانی و این نسبت طلایی پیدا کرد. برای اطلاع بیشتر از نحوه محاسبه نسبت طلایی به این سایت سری بزنید.

باورکردنی نیست اما در سال 1202 لئونارد فیبوناچی (Leonardo Fibonacci) توانست به یک سری از اعداد دست پیدا کند که بعدها بعنوان پایه برای بسیاری از رابطه های فیزیک و ریاضی استفاده شد، کافی است از عدد صفر و یک شروع کنید. آنها را کنار هم بگذارید و عدد بعدی را از جمع کردن دو عدد قبل بدست آورید، بسادگی به این رشته از اعداد خواهید رسید :

البته برخی از ریاضی دانان عدد صفر را جزو رشته فیبوناچی نمی دانند و یا حداقل آنرا جمله صفرم سری می دانند. نکته ای که تعجب برانگیز است آنکه اگر از عدد سوم نسبت اعداد این سری را به عدد قبلی حساب کنیم خواهیم داشت :

1/1, 2/1, 3/2, 5/3, 8/5, 13/8, 21/13, 34/21, 55/34, 89/55, 144/89, .

1, 2, 1.5, 1,666, 1.6, 1,625, 1.6153, 1.6190, 1.6176, 1.6181, 1.6179و .

بله بنظر می رسد که این رشته به سمت همان عدد طلایی معروف میل میکند. بگونه ای که اگر نرخ عدد چهلم این رشته را به عدد قبلی حساب کنیم به عدد 1.618033988749895 می رسیم که با تقریب 14 رقم اعشار نسبت طلایی را نشان می دهد.

بعدها محاسبات و استدلال های ریاضی نشان داد که این سری همگرا به سمت نسبت طلایی می باشد و جمله عمومی آنرا با بتقریب می توان اینگونه نمایش داد :

که در آن Phi عدد طلایی میباشد. البته فرمول های دقیق دیگری وجود دارند که اعداد سری و یا اعداد بعدی (Successor) این سری را نمایش می دهند که دراین مطلب به آن نخواهیم پرداخت.

معمای زاد و ولد خرگوش!

در واقع فیبوناچی در سال 1202 به مسئله عجیبی علاقمند شد. او می خواست بداند اگر یک جفت خرگوش نر و ماده داشته باشد و رفتاری برای زاد و ولد آنها تعریف کند در نهایت نتیجه چگونه خواهد شد. فرضیات اینگونه بود :

- شما یک جفت خرگوش نر و ماده دارید که همین الآن بدنیا آمده اند.
- خرگوشها پس از یک ماه بالغ می شوند.
- دوران بارداری خرگوشها یک ماه است.
- هنگامی که خرگوش ماده به سن بلوغ می رسد حتما" باردار می شود.
- در هر بار بارداری خرگوش ماده یک خرگوش نر و یک ماده بدنیا می آورد.
- خرگوش ها هرگز نمی میرند.

حال سئوال اینجاست که پس از گذشت یکسال چه تعداد خرگوش نر و چه تعداد خرگوش ماده خواهیم داشت؟ (پاسخ را شما بدهید)

به شکل زیر نگاه کنید و ببینید که به چه زیبایی از کنار هم قرار دادن تعدادی مربع می توان رشته فیبو ناچی را بصورت هندسی نمایش داد. حال اگر در هر یک از این مربع ها از نقاط قرمز ربع دایره هایی رسم کنیم در نهایب به نوعی از مارپیچ حلزونی شکل می رسیم که به مارپیچ فیبوناچی (Fibonacci Spiral) معروف می باشد. بدیهی است که نرخ رشد و باز شدن این مارپیچ عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي متناسب با نرخ بزرگ شدن اعداد در سری فیبوناچی می باشد.

سری فیبوناچی چه در ریاضیات چه در فیزک و علوم طبیعی کاربردهای بسیار دیگری دارد، ارتباط زیبای فاصله های خوش صدا در موسیقی، چگونگی تولد یک کهکشان و . که کاربرد این سری جادویی را بیش از پیش نشان می دهد.

طریقه رسم نسبت طلایی با گونیا و پرگار

پاره خط AB را در نظر بگیرید. مساله ما یافتن نقطه E بر روی این پاره خط می باشد به طوری که نسبت AE به EB یک نسبت طلایی باشد.

مرحله ۱ : از نقطه B خط BC را عمود بر آن طوری رسم کنید که اندازه BC نصف اندازه AB باشد. ( به کمک پرگار می توانید این کار را انجام بدهید.)

مرحله ۲ : نقطه A را به نقطه C وصل کنید.

مرحله ۳ : از عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي نقطه C دایره ای به شعاع BC رسم کنید. این دایره خط AC را در نقطه D قطع می کند.

مرحله ۴ : از نقطه A یک دایره به شعاع AD رسم کنید. این دایره خط AB را در نقطه E قطع می کند به قوری که نسبت AE به EB همان نسبت طلایی است.

طریقه رسم مستطیل طلایی با گونیا و پرگار

مستطیل CBGD را در نظر بگیرید. مساله ما یافتن مستطیلی است که نسبت اضلاع آن یک نسبت طلایی باشد.

مرحله ۱ : نقطه A را در وسط DG پیدا کنید.

مرحله ۲ : از نقطه A یک دایره به شعاع AB رسم کنید.

مرحله ۳ : خط DG را ادامه داده تا دایره به مرکز A را در نقطه E قطع کند. نسبت DE به DC همان نسبت طلایی است و مستطیل CFED یک مستطیل طلایی می باشد.

نسبت طلایی در خوشنویسی

استاد میرعماد با پالایش خطوط پیشینیان و زدودن اضافات و ناخالصی‌ها از پیکره نستعلیق و نزدیک کردن شگرف نسبت‌های اجزای حروف و کلمات، به اعلا درجه زیبایی یعنی نسبت طلایی رسید و قدمی اساسی در اعتلای هنر نستعلیق برداشت. با بررسی اکثریت قاطع حروف و کلمات میرعماد متوجه می‌‌شویم که این نسبت به عنوان یک الگو در تار و پود حروف و واژه‌ها وجود دارد و زاویه ۴۴۸/۶۳ درجه که مبنای ترسیم مستطیل طلایی است، در شروع قلم گذاری و ادامه رانش قلم، حضوری تعیین کننده دارد. این مهم قطعاً در سایه شعور و حس زیبایی‌شناسی وی حاصل آمده، نه آگاهی از فرمول تقسیم طلایی از دیدگاه هندسی و علوم ریاضی. میرعماد این نسبت‌ها را نه تنها در اجزای حروف بلکه در فاصله دو سطر و مجموعه دو سطر چلیپاها و کادرهای کتابت و قطعات رعایت می‌‌کرده است.

نسبت طلایی در طبیعت

به اشکال شبیه چشم روی بدن پروانه که علامت گذاری شده است،توجه کنید.نسبت فواصل طولی و عرضی این علائم یک نسبت طلائی است.

پوسته مارپیچی یک حلزون نمونه ای ساده ودرعین حال زیبا، از نسبت طلائی است.

نسبت طلایی در ساقه گیاهان

نسبت طلایی در عکاسی

ترکیب بندی تصویر، در کتابها و مجلات تخصصی عکاسی، اغلب به شکل یک نسخه تجویزی ارائه میشود. انگار که پیروی از تعدادی قاعده میتواند نتیجه قانع کننده ای را تضمین کند. شاید بهتر باشد این قواعد را تنها به عنوان چکیده ایده هایی در نظر گرفت که عکاسان (و البته نقاشان و سایر هنرمندان قرنها پیش از اختراع دوربین) آنها را برای خلق یک تصویر تاثیر گذار، مفید یافته اند.
هر ترکیب بندی عکسی را میتوان کارآمد دانست به شرط این که عناصر صحنه به طور موثر با بینندگان مورد نظر آن عکس، ارتباط برقرار کند. در اغلب موارد، نکته اساسی در شناسایی عناصر کلیدی صحنه نهفته است تا با تنظیم محل دوربین و میزان نور دهی، آنها را از دل سایر اطلاعات تصویری متفرقه، بیرون بکشید. همین اشیاء مزاحم، بسیاری از عکسها را خراب میکنند. اگر عکاسی را تازه شروع کرده اید، بهتر است به جای تمرکز زیاد روی جزییات خیلی خاص، تنها روی ساختار کلی صحنه تمرکز کنید. چرا که تاثیر آنها در مقابل ترکیب بندی عمومی عکس، بسیار سطحی است.

در این مقاله به معرفی سه روش کاربردی در امر ترکیب بندی تصویر پرداخته خواهد شد. در آغاز به معرفی کلی تکنیکی میپردازیم که قرنهاست شناخته شده است یعنی قانون تعادل (یا قانون طلایی - Golden Mean). این قانون در واقع یک فرمول هندسی است که توسط یونانی های باستان ابدا شده.استدلال بر این است که ترکیب بندی ای که بر اساس این تئوری تشکیل شده باشد، تاثیرگذار و قوی مینماید. ایده اصلی که در پس این تئوری است در واقع استفاده از خطوط هندسی است که به سادگی توسط چشم بیننده دنبال شوند. طی قرون متمادی، قانون تعادل (یا قانون طلایی - Golden Mean) راهبردی مهم و ابزاری کارآمد برای هنرمندان و نقاشان به حساب می آمد. امروزه با توجه به ارزش این ابزار، آشنایی با آن به عکاسان نیز توصیه میشود.

قانون یک سوم (خطوط و نقاط طلایی):

قانون یک سوم در واقع مختصر شده مفهوم طلایی است . فلسفه اصلی که در پشت این مفهوم قرار دارد از یک ترکیب و کادر بندی متقارن و مستقر در مرکز کادر که معمولا کسل کننده است جلوگیری می کند. 4 خط تقسیم کننده کادر، خطوط طلایی و محل برخورد این خطوط، نقاط طلایی نامیده میشوند. (شکل های شماره یک و دو )

از بین بردن تقارن با استفاده از قانون یک سوم به دو شکل می تواند صورت بگیرد. در یک روش می توان تصویر را به دو بخش مجزا تقسیم کرد به نحوی که یک قسمت یک سوم و قسمت دیگری دو سوم تصویر را شامل شود ( شکل شماره یک ).

شکل شماره یک

در روشی دیگر، تمرکز مستقیما بر روی نقاط طلایی است. فرض کنید که منظره ای بسیار زیبا و بدیع پیش رو دارید اما این منظره فاقد یک نمای هندسی و به اصطلاح Geometric خوب و عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي جذاب است. به عبارت دیگر در عین اینکه منظره بسیار خاص و زیبا است اما اگر به صورت تصویر در بیاید تا حدودی کسل کننده خواهد شد.
راه حل چیست؟ سعی کنید در این منظره یکنواخت یک نقطه عطف و تمایز پیدا کنید، نقطه ای که بتواند یکنواختی و یکدستی نما را از بین ببرد. سپس این سوژه را روی یکی از نقاط طلایی قرار دهید. این عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي نقطه اولین نگاه بیننده را جذب کرده و مخاطب را به دیدن باقی تصویر دعوت میکند. (شکل شماره دو )

شکل شماره دو

برای تعیین برخی از اندازه ها به نسبتهای شکیل و زیبا، معروفترین فرمول، شیوه ای است که یونانیان باستان ابداع کرده اند و به " نسبت طلایی" معروف است . نسبت طلایی در اصل، فرمولی ریاضی و دارای زیبایی بصری است. در این روش : ابتدا مربع را با خطی عمود بر دو ضلع مربع به دو مستطیل مساوی تقسیم می کنند، سپس محل تقاطع آن خط با یکی از اضلاع مربع ( نقطه X) را مرکز دایره ای به شعاع قطر مستطیل قرار می دهند ( فاصله X تا Y) و با ترسیم این دایره و تعیین محل تقاطع آن با امتداد ضلع مربع ( نقطه Z) طول مستطیلی معروف به "مستطیل طلایی" به دست می آید که عرض آن برابر ضلع مربع و است و نسبت این طول و عرض ثابت و دارای زیبایی خاصی است (نسبت اندازه پاره خط C به A با نسبت اندازه A به B یکی است) یونانیان در ساخت بسیاری از اشیا و ابینه و معابد و کوره ها و . آن را به کار می بستند .

قانون یک سوم کادر نیز در واقع همان مفهوم طلایی است. 4 خط تقسیم کننده یک کادر، خطوط طلایی و محل برخورد این خطوط، نقاط طلایی نامیده میشوند.

یکی از ابزارهای ترکیب بندی عکس برای هدایت چشم بیننده به نقطه مورد نظر عکاس، مارپیچ طلایی است. استفاده از این تکنیک در سوژه هایی که با نقاط طلایی سازگار نبوده اند قابل استفاده است. نحوه رسم مارپیچ طلایی نیز به این صورت است.

دانشمندان گذشته نیز از نسبت طلایی استفاده های زیادی کرده اند. به عنوان مثال لئوناردو داوینچی در ترسیم نقاشی معروف خود از بدن انسان از نسبت طلایی بهره گرفته است.

در بدن انسان مثالهای بسیار فراوانی از این نسبت طلایی وجود دارد. در شکل زیر نسبت M/m یک نسبت طلایی است که در جای جای بدن انسان می توان آنرا دید. به عنوان مثال نقاطی از بدن که دارای نسبت طلایی هستند:

نسبت قد انسان به فاصله ناف تا پاشنه پا

نسبت فاصله نوک انگشتان تا آرنج به فاصله مچ تا آرنج

نسبت فاصله شانه تا بالای سر به اندازه سر

نسبت فاصله ناف تا بالای سر به فاصله شانه تا بالای سر

نسبت فاصله ناف تا زانو به فاصله زانو تا پاشنه پا

اینها تنها چند مثال از وجود نسبت طلایی در بدن انسان بود که بدن انسان را در حد کمال زیبایی خود نشان می دهد.

در تصاویر زیر نسبت خط سفید به آبی، آبی به زرد، زرد به سبز و سبز به بنفش یک نسبت طلایی است!!

نسبت طلایی چیست؟!

نسبت طلایی یا همان عدد 1.618 یکی از زیبایی‌های دنیای ریاضی است که در گوشه و کنار این دنیای بزرگ از اندام‌های بدن انسان تا آثار برجسته و مشهور هنری و معماری در سطح دنیا و حتی نحوه رشد دانه‌های گل آفتابگردان می‌توان ردپایی از آن پیدا کرد.

عدد طلایی یا نسبت طلایی 1.618 حاصل تلاش دانشمندانی ازجمله اقلیدس، لوکاپاچیولی و لئونارد و فیبوناچی است.محققان بر این باورند​ زیباترین سطوح و اشکال آنهایی است که نسبت طلایی در آنها به کار رفته باشد. اجسام و اشیایی که با این نسبت ساخته می شوند دارای تقارن و زیبایی خاصی هستند که از نظر چشم انسان بسیار زیبا جلوه گر می شوند.

حوزه های مختلف وجود نسبت طلایی
1-اگر در پاره خطی، نسبت قسمت بزرگ‌تر به کوچک‌تر برابر با نسبت کل خط به قسمت بزرگ باشد، این نسبت قطعا عدد طلایی و برابر 1.618 است.

2-تعریف دیگر آن از این قرار است که «عددی (ثابت) مثبت است که اگر به آن یک واحد اضافه کنیم، به مربع آن خواهیم رسید». a2 = a+1

تعبیر هندسی مورد فوق مستطیل طلایی می باشد که عبارت است از مستطیلی به مساحت واحد که عرض آن یک واحد کمتر از طول آن است.

3-یکی دیگر از حوزه‌هایی که نشانی از نسبت طلایی در آن پیدا می‌کنید، دنباله فیبوناچی است. در این دنباله که عبارت است از 1، 1، 2، 3، 5، 8، 13، 21 و. اگر اعداد پس از 2 را در نظر بگیریم و هر کدام را به عدد ماقبل خود تقسیم کنیم، شاهد اعدادی بسیار نزدیک به عدد نسبت طلایی یا 1.618 خواهیم بود. هر چه بیشتر این تقسیم را ادامه دهید، عدد حاصل به نسبت طلایی نزدیک‌تر می‌شود.

نحوه ترسیم مستطیل طلایی و مارپیچ طلایی یا فیبوناچی

برای رسم مارپیچ طلایی یا فیبوناچی از راس ( گوشه ) هر مربع یک کمان به شعاعی برابر ضلع آن مربع رسم می‌کنیم. به این مارپیچ به دست آمده، اسپیرال لگاریتمی هم گفته می شود.

وجود نشانی از نسبت طلایی در بسیاری از ساختارهای هستی
از مارپیچ‌های دی‌ان‌ای گرفته تا مارپیچ گوش انسان، حلزون، ساختار مارپیچی کهکشان‌ها و تمام زیبایی‌های طبیعت ازجمله برگ‌های درختان، خطوط و نقش و نگار روی پرهای طاووس و مارپیچ‌های آفتابگردان این نسبت رعایت شده است.

این عدد در معماری باستان و معاصر ایران و جهان نیز کاربرد فراوانی داشته است. از آن جمله می‌توان به هرم جیزا در مصر، برج آزادی تهران، قلعه دالاهو در کرمانشاه، بنای بیستون کرمانشاه و مقبره ابن سینا در همدان اشاره کرد. برای مثال ابعاد بنای بیستون کرمانشاه پنج کیلومتر در سه کیلومتر ذکر شده که اعداد چهارم و پنجم دنباله فیبوناچی‌اند. با تقسیم این دو عدد​ به عدد 1.6 می‌رسیم که بسیار نزدیک به عدد طلایی است.

این عدد در بدن انسان نیز بسیار کاربرد دارد. زیبایی چهره، زیبایی خنده، تناسب اندام و خوش‌تیپی همه و همه از شاه کارهای الهی در آفرینش انسان است. اگر نگاهی به تاریخچه عدد طلایی بیندازید، می‌بینید لئوناردو داوینچی اولین نفری است که نسبت دقیق استخوان‌های انسان را اندازه‌گیری و ثابت کرد این نسبت ضریبی از عدد طلایی است.

در سنجش تناسب اندام خود می‌توانید فاصله انگشتان پا تا ناف را بر فاصله ناف تا بالای سر تقسیم و حاصل را با عدد 1.618 مقایسه کنید. هر چه این عدد به 1.618 نزدیک‌تر باشد به این معنی است که شما تناسب اندام خوبی دارید. چنین نشانه‌هایی که در آنها می‌توان به نسبت طلایی رسید، در بدن انسان بسیار زیاد است.
منبع : تبیان

گروه ریاضی متوسطه بمپور

پیام مدیر:"اقرب الناس من درجه النبوت اهل العلم واهل الجهاد" رسول اکرم( ص)

مطالبی درباره دنباله فیبوناتچی

چند عدد ابتدايي اين دنباله عبارتند از: . و 13 و 8 و 5 و 3 و 2 و 1 و 1، چون:

. و 8+5=13 و 8=3+5 و 5=2+3 و 3=1+2 و 2=1+1

اگر عدد n ام اين دنباله را با f n نشان دهيم، آن گاه مي توان دنباله را با فرمول بازگشتي زير مشخص کرد:

f n =f n-1 +f n-2 , f 1 =1 , f 2 =1

مسايل بسياري را مي توان با استفاده از مدل اعداد فيبوناچي حل نمود. اين دنباله در سال 1202 ميلادي توسط يک ايتاليايي به نام " لئوناردو فيبوناچي " (Leonardo Fibonacci) ابداع شد. در واقع او در جستجوي راه حل يک مسئله بود. مسئله به اين صورت است که :
" اگر هر جفت خرگوش در هر ماه يک جفت خرگوش جديد به دنيا بياورند و خرگوش هاي جديد هم پس از گذشت يک ماه، به دوران باروري برسند ( با فرض اينکه هيچ خرگوشي نميرد ) تعداد خرگوشها را در ماه n ام پيدا کنيد. "

بعدها، يوهان کپلر (Johannes Kepler) خاصيت جالب ديگري از اين دنباله را کشف کرد. او نسبت دو جمله متوالي اين دنباله را محاسبه نمود و متوجه شد که اين نسبت به عدد ۶۱۸۰۳۴/۱نز ديک مي شود. اين نسبت، عددي شناخته شده بود که " عدد طلايي " ناميده مي شد.
اعداد فیبوناچی را در بسياري از موارد طبيعي نيز مي توانيد مشاهده کنيد. آرايش برگ ها و گلهاي بسياري از گياهان به صورت دو پيچه (spiral) است. معمولا تعداد پيچه هاي ساعتگرد با تعداد پيچه هاي پادساعتگرد تفاوت دارد. اغلب اوقات اين دو، دو عدد متوالي از رشته فيبوناچي هستند.

اين الگو را مي توان در گلبرگ ها يا دانه هاي بسياري از گياهان مثلاً آناناس، گل داوودي، گل کلم، ميوه هاي کاج و . مشاهده کرد. شايد دليل آن اين باشد که وقتي دانه ها ( يا گلبرگ ها ) به اين صورت قرار گيرند، بدون توجه به اندازه شان به طور يکنواخت و فشرده در کنار هم جا مي گيرند؛ يعني با اينکه عده اي از دانه ها کوچک تر از بقيه هستند، در هيچ ناحيه اي تراکم تغيير نمي کند و فضاي خالي ديده نمي شود.
با استفاده از applet زير مي توانيد پيچه هاي متعدد رسم کنيد. حتما اين کار را امتحان کنيد و ببينيد آيا در شکلهاي ايجاد شده، هيچ الگوي آشنايي مي بينيد؟

اين دنباله خواص جالب ديگري نيز دارد.

اگر دوست داشتيد تا درباره اعداد فيبوناچي بيشتر بدانيد، مي توانيد به سايتهاي زير مراجعه کنيد:

بااتکال واستعانت از الطاف بیکران خداوند متعال وبا نظر به اهمیت و ضرورت تبادل الکترونیکی بین دبیران محترم ریاضی وعلاقه مندان به علم ریاضی و نیز دانش آموزان عزیز وبلاگ گروه ریاضی ایجاد و راه اندازی شد منتظر نظرات وپیشنهادات شما خوبان هستیم
" بلوچی"
سرگروه ریاضی متوسطه بمپور

تحقيق در مورد فيبوناچي رشته اي از اعداد

بخشی از متن تحقيق در مورد فيبوناچي رشته اي از اعداد :

فیبوناچی رشته ای از اعداد

سری فیبوناچی رشته ای از اعداد است که توسط لئونارد فیبوناچی دا پیزا ریاضی دان قرن سیزدهم کشف شد (در اصل پس از یک دانشمند ایرانی دوباره کشف شد.) ما کمی از پیشینه تاریخی این مرد اعجاب انگیز نقل می کنیم و بعد از آن در مورد این سری که باعث شهرت او شد صحبت می کنیم. زمانی که اسم کوچک الیوت مشغول تدوین تئوری خود بود مبنای محاسبات خود را سری ریاضی فیبوناچی قرارداد و این سری پایه قواعد موج شد.

در اوایل سال های 1200 لئونارد فیبوناچی از شهر پیزا کتاب معروف خود – کتاب محاسبات – را چاپ کرد که بزرگ ترین کشف تاریخ تا آن زمان را به اروپاییان نشان می داد. در این کتاب سیستم ده دهی برای اولین بار نامگذاری شد و عدد صفر به عنوان مبدا در این مقیاس به کار گرفته شد.

قبل از این تاریخ عددگذاری و شمارش با سیستم یونانی و رومی انجام شد که جمع و تفریق کردن و ضرب و تقسیم آن کار ساده ای نبود. مخصوصاً زمانی که محاسبه گر با اعداد بزرگی سروکار داشت. در پی تلاش های فیبوناچی و همین طور ساده تر شدن محاسبات با این سیستم سرانجام سیستم رومی با سیستم محاسباتی هند و عربی جدید جایگزین شد. معرفی سیستم جدید به اروپا اولین دستاورد ریاضی از زمان سقوط رم باستان در 700 سال قبل بود.

اگرچه بعدها تاریخ فیبوناچی را فراموش کرد اما این ادعای درستی است که بگوییم فیبوناچی بزرگ ترین ریاضی دان قرون وسطی بود.

در کتاب لیبرآباکی معمایی حل شده که جواب آن رشته اعدادی به این شرح است:

1 و 1و 2 و 3و 5 و 8 و 13و 21 و 34 و 55 و 89 و 144و الی بی نهایت که امروزه به عنوان سری فیبوناچی شناخته می شود. معما به این شرح بوده است:

در یک محیط بسته از یک جفت خرگوش چند جفت خرگوش می توان به دست آورد. اگر هر جفت در هر ماه یک جفت دیگر به دنیا بیاورد و هر جفت تولیدمثل را از ماه دوم زندگی خود آغاز کند؟

برای حل معما باید متوجه باشیم که هرجفت خرگوش یک ماه طول می کشد تا به حد بلوغ برسد و دوران بارداری نیز یک ماه طول می کشد پس تعداد خرگوش ها در دو ماه اول ثابت می ماند (یک ماه برای به بلوغ رسیدن و یک ماه طول دوره بارداری) پس سری به صورت 1و 1 تا آخر ماه دوم می شود. این جفت طی ماه دوم باردار می شوند و در ابتدای ماه سوم یک جفت دیگر به دنیا می آورند. پس تعداد جفت ها در ماه سوم برابر با 2 است همین جفت در ماه آینده نیز جفت

دیگری را به دنیا می آورند جفت دیگر نیز طی این ماه به بلوغ می رسد. پس تا انتهای ماه چهارم سری به صورت 1و1و2و3 می شود تا انتهای ماه پنجم از سه جفت حاضر دو جفت قبلی دوباره باردار می شوند و دو جفت جدید به دنیا می آورند پس تعداد جفت های خرگوش ها به 5 می رسد و سری به صورت 1 و 1و 2و3 و5 می شود. در ماه بعدی سه جفت از خرگوش ها فرزند به دنیا می آورند و سری به صورت 1و 1و 2و3 و5 و8 در می آید و به همین ترتیب پیش می رود.

برخی از جذابیت های ریاضی سری فیبوناچی

1- حاصل جمع هر دو عضو پیاپی در این سری عضو بعدی (بزرگ تر) در این سری می شود. به ترتیب 1 به علاوه یک می شود 2 که دو به علاوه یک می شود سه که سه به علاوه 2 می شود پنج و باز پنج به علاوه 3 می شود 8 و به همین ترتیب ادامه می یابد.

2- یکی از ویژگی های این سری این است که هر عضو به توان دو برابر است با عضو قبلی ضرب در عضو بعدی به علاوه یا منهای 1:

3- عدد فی, نسبت طلایی: بعد از پشت سر گذاشتن چند عضو از اعضای سری نسبت هر عضو به عضو بزرگ تر بعدی مانند نسبت 0618/0 به 1 می شود و هر عضو نسبت به عضو کوچک تر قبلی مانند نسبت 1618/1 به 1 می شود. با پیش روی در سری این نسبت دقیق تر می شود. این نسبت را فی نام گذاری کردند که عددی لایتناهی است; 0618034/0

فی تنها عددی است که حاصل جمع آن با عدد یک برابر معکوس آن است:

این سری جذابیت های ریاضی دیگری هم دارد که در اینجا به جهت اطاله کلام از ذکر آن ها خودداری می کنیم. آن ها به این عدد نسبت طلایی می گویند

هر طولی را می توان با استفاده از این نسبت به دو قسمت کوچک تر و بزرگ تر تقسیم کرد که نسبت قسمت بزرگ تر به قسمت کوچک تر برابر 06158/0 باشد.

این نسبت در طبیعت به کرات دیده می شود. ویلیام هوفر در دسامبر سال 1975 در مجله اسمیتسون می نویسد:; نسبت 0618034/0 به 1 پایه ریاضی شکل های روی کارت های بازی و معبد خدایان یونان- گل آفتابگردان میوه درخت کاج گلدان های یونانی و شکل منظومه عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي راه شیری (اسپیرال) است. خیلی از هنرها و صنایع دستی یونانی ها مبنایش همین نسبت است.

در حقیقت بدن انسان نیز از هر نظر چه حجم و نگاه خارجی و چه از نظر ساختار اعصاب یکی از تابلوهای زیبای این نسبت الهی است.

انسان از ناف به نسبت فی تقسیم می شود. در موسیقی ارتعاش نت ای به نت سی 062500/0 است که تنها 0006966/0 با نسبت طلایی فاصله دارد. این نسبت نقش پیچیده ای در پدیده هایی مانند ساختار کریستال ها, سال های نوری فاصله بین سیارات و پریودهای چرخش ضریب شکست نور در شیشه ترکیب های موسیقی ساختار سیاره ها و حیوانات بازی می کند. علم ثابت کرده است که این نسبت به راستی نسبت پایه و مبنای خلق جهان است.

مستطیل هایی که اضلاع آن ها بر پایه نسبت طلایی ساخته شده باشند نسبت 1618/1 به 1 مستطیل هایی طلایی نام دارند.

کارهای هنری زیادی می توان با شناخت مستطیل های طلایی انجام داد. لئوناردو داوینچی یکی از افرادی بود که ارزش والای نسبت طلایی را فهمید و آن را نسبت بسیار مناسبی دانست.

از زمانی که هنرمندان و معماران به عمد شروع به استفاده از نسبت طلایی کردند نشان داده شد که مخاطبان شیفتگی و شیدایی بیشتری نسبت به کارهای آن ها از خود نشان دادند. مستطیل های طلایی مانند نسبت طلایی فوق العاده ارزشمند هستند. در بین مثال های بی شمار از وجود این نسبت و یکی از برجسته ترین آن ها مارپیچ های DNA است. این دو مارپیچ فاصله دقیقی را با هم براساس نسبت طلایی حفظ می کنند و دور یکدیگر می تابند.

در حالی که نسبت طلایی و مستطیل طلایی جلوه های زیبایی را از طبیعت و ساخته های دست انسان به نمایش می گذارد, جلوه دیگری از این شکوه وجود دارد که زیبایی های تحرک را به نمایش می گذارد. یکی از بزرگ ترین نمادهایی که می تواند رشد و حرکات کاینات را نشان دهد, اسپیرال طلایی است.

با استفاده از مستطیل طلایی می توان اسپیرال طلایی را ترسیم کرد. هر مستطیل طلایی می تواند به مربع هایی تقسیم شود و مستطیل های طلایی جدیدی را به وجود بیاورد و این کار از نظر تئوری می تواند تا بی نهایت ادامه پیدا کند. در هر مرحله از سیر اسپیرال نسبت طول کمان به قطر آن 1618/1 است. قطر و شعاع در چرخش نیز با نسبت 11618 نسبت به قطر و شعاع 90 درجه آن سوتر متناسب هستند.

اسپیرال طلایی عدد طلايي و رشته اعداد فيبوناتچي که به آن اسپیرال لگاریتمی و اسپیرال متساوی الزاویه نیز می گویند هیچ حدی ندارد و شکل ثابتی است. روی هر نقطه از اسپیرال می توان به هر یک از دو سو تا بی نهایت حرکت کرد. از یک سو هرگز به مرکز نمی رسیم و از سوی خارجی نیز هرگز به انتها نمی رسیم. هسته اسپیرال لگاریتمی وقتی با میکروسکوپ مشاهده می شود همان منظره ای را دارد که وقتی به اندازه هزاران سال نوری به جلو می رویم, دارد. دیوید برگامینی در کتاب ریاضیاتش خاطرنشان می کند که منحنی ستاره های دنباله دار از خورشید کاملای شبیه به اسپیرال لگاریتمی است. عنکبوت شبکه تارهای خود را به صورت اسپیرال لگاریتمی می بافد. رشد باکتری ها دقیقاً براساس رشد منحنی اسپیرال است. هنگامی که سنگ های آسمانی با سطح زمین برخورد می کنند, مسیری مانند اسپیرال لگاریتمی را طی می کنند.

میوه درخت کاج, اسب های آبی, صدف حلزون ها, صدف نرم تنان, موج های اقیانوس ها, سرخس ها, شاخ های جانوران و نحوه قرار گرفتن گلبرگ های گل آفتابگردان و چیدمان گل مروارید همه به صورت اسپیرال لگاریتمی است. گردباد و منظومه ها از نگاه بیرون کاملاً در مسیری به صورت اسپیرال حرکت می کنند.

فیثاغورث برای تشریح نظم مجموعه ای شامل 5 ستاره را انتخاب کرد که هر کدام نسبت به ستاره کوچک تر از خود براساس نسبت طلایی بود. ریاضی دان معروف قرن هفدهم, جاکوب برنولی اسپیرال طلایی را روی سنگ قبر خود حکاکی کرد. اسحاق نیوتن اسپیرال طلایی مشابهی را بر بالای تخت خواب خود حکاکی کرد (این تختخواب امروز در انجمن تحقیق روی جاذبه زمین در نیوبوستن وجود دارد.)