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黃金矩形


GoldenRatioEuclid

給定一個矩形,其邊長比為 1:phi黃金比例 phi 的定義使得將原始矩形分割成一個正方形和一個新的矩形後,得到的新矩形的邊長比為 1:phi。這樣的矩形稱為黃金矩形。歐幾里得使用以下方法構造它們。畫一個正方形  square ABDC,稱 EAC中點,使得 AE=EC=x。現在畫線段 BE,其長度為

 xsqrt(2^2+1^2)=xsqrt(5),
(1)

並構造長度為此長度的 EF。現在完成矩形 CFGD,它是黃金矩形,因為

 phi=(FC)/(CD)=(EF+CE)/(CD)=(x(sqrt(5)+1))/(2x)=1/2(sqrt(5)+1).
(2)
GoldenSpiral

將黃金矩形連續分割成正方形的點位於對數螺旋線上 (Wells 1991, p. 39; Livio 2002, p. 119),有時被稱為黃金螺旋線

GoldenRectangleInter

然而,螺旋線實際上在這些點不是相切的,而是穿過它們並與相鄰邊相交,如上圖所示。

如果原始正方形的左上角位於 (0, 0),則螺旋線的中心位於位置

x_0=sum_(n=0)^(infty)(1/(phi^(4n))+1/(phi^(4n+1))-1/(phi^(4n+2))-1/(phi^(4n+3)))
(3)
=(1+phi^(-1)-phi^(-2)-phi^(-3))sum_(n=0)^(infty)1/(phi^(4n))
(4)
=(2phi+1)/(phi+2)
(5)
=1/(10)(5+3sqrt(5)) approx 1.17082
(6)
y_0=sum_(n=0)^(infty)(-1/(phi^(4n))+1/(phi^(4n+1))+1/(phi^(4n+2))-1/(phi^(4n+3)))
(7)
=(-1+phi^(-1)+phi^(-2)-phi^(-3))sum_(n=0)^(infty)1/(phi^(4n))
(8)
=-1/(2+phi)
(9)
=1/(10)(sqrt(5)-5)
(10)
 approx -0.276393,
(11)

螺旋線的引數 ae^(btheta) 由下式給出

a=(4/5)^(1/4)phi^((tan^(-1)2)/pi)
(12)
 approx 1.120529
(13)
b=(2lnphi)/pi
(14)
 approx 0.306349.
(15)

另請參閱

黃金比例, 黃金菱形, 黃金三角形, 對數螺旋線, 矩形, Zome 在 課堂中探索此主題

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參考文獻

Bicknell, M.; and Hoggatt, V. E. Jr. "Golden Triangles, Rectangles, and Cuboids." Fib. Quart. 7, 73-91, 1969.Cook, T. A. The Curves of Life, Being an Account of Spiral Formations and Their Application to Growth in Nature, To Science and to Art. New York: Dover, 1979.Cundy, H. and Rollett, A. Mathematical Models, 3rd ed. Stradbroke, England: Tarquin Pub., p. 70, 1989.Kabai, S. Mathematical Graphics I: Lessons in Computer Graphics Using Mathematica. Püspökladány, Hungary: Uniconstant, p. 79, 2002.Livio, M. The Golden Ratio: The Story of Phi, the World's Most Astonishing Number. New York: Broadway Books, p. 85, 2002.Pappas, T. "The Golden Rectangle." The Joy of Mathematics. San Carlos, CA: Wide World Publ./Tetra, pp. 102-106, 1989.Steinhaus, H. Mathematical Snapshots, 3rd ed. New York: Dover, pp. 45-47, 1999.Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Geometry. London: Penguin, p. 88, 1991.Williams, R. The Geometrical Foundation of Natural Structure: A Source Book of Design. New York: Dover, p. 53, 1979.

引用為

Weisstein, Eric W. "黃金矩形。" 來自 網路資源。 https://mathworld.tw/GoldenRectangle.html

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