关于数学的小故事,让你在趣味中爱上数学的奇妙世界

引言

数学,并非我们通常认知中那般枯燥乏味、深奥难懂,它实际上是源于我们日常生活的、充满趣味的现象的自然延伸。

数学,其实渗透在我们生活的每一个角落,并且展现出一种令人叹为观止的韵律感和美学。

许多家长反映,孩子对观察事物有着浓厚的兴趣,比如仅仅观察一群蚂蚁就能持续好几个小时。然而,你们是否意识到,这些看似微小的蚂蚁实际上也是自然界中的数学天才呢!

– 01 –

天才建筑师「小蜜蜂」

蜜蜂所建造的蜂房是极为严谨的六角柱状体,其中一端呈现平整的六角形开口,而另一端则是封闭的六角菱锥形底,由三个完全相同的菱形构成。

构成底部的菱形,其钝角精确到 109 度 28 分,而锐角则精确到 70 度 32 分,这样的设计不仅确保了结构的坚固性,同时也实现了材料的最大程度节约。蜂房的壁厚仅有 0.073 毫米,而平均每个蜂房的大小与人的指甲盖相仿!其建造的精确度之高,误差极小,令人类建筑师们也为之惊叹不已!

– 02 –

算术大师「小蚂蚁」

看似不起眼的蚂蚁,其计算能力同样令人惊叹。英国科学家亨斯顿曾进行过一项有趣的实验。

他将一只死蚱蜢切割成三块,其中第二块的大小是第一块的两倍,第三块的大小则是第二块的两倍。

在蚁群发现这三块食物 40 分钟后,聚集在最小一块蚱蜢处的蚂蚁有 28 只,第二块有 44 只,第三块有 89 只,后一组蚂蚁的数量几乎都是前一组的一倍。

由此可见,蚂蚁的乘法和除法运算能力相当出色。不仅如此,蚂蚁在寻找食物时,总是能够精准地找到通往食物的最短路径。

– 03 –

飞行大师「丹顶鹤」

丹顶鹤作为国家一级保护动物,它们总是成群结队地进行迁徙,并且排列成独特的“人”字形。

这种“人”字形的角度约为 110 度。更精确的计算还显示,“人”字形夹角的一半——即每边与鹤群前进方向的夹角为 54 度 44 分 8 秒!而金刚石结晶体的角度恰好也是 54 度 44 分 8 秒!

这是巧合,还是大自然中某种神秘的“默契”?

– 04 –

记录大师「珊瑚虫」

真正的数学大师其实是珊瑚虫。珊瑚虫在自己的体壁上记录着“日历”,它们每年在自己的体壁上“绘制”出 365 条斑纹,显然是每天“绘制”一条。

然而,一些古生物学家发现,3 亿 5 千万年前的珊瑚虫每年“绘制”出的却是 400 幅“水彩画”。原来当时地球的一天仅有 21.9 小时,一年不是 365 天,而是 400 天!

由此可见,珊瑚虫能够根据天象的变化来“计算”并“记录”一年的时间,其结果还相当准确。

我们的地球是越来越慢了吗?



– 05 –

几何大师「蜘蛛」

蜘蛛是一位几何大师,它们所结的“八卦”网既复杂又美丽,这种八角形的几何图案,即使是木工师傅使用直尺和圆规也难以绘制得如此匀称。

如果通过数学方法进行分析,我们会发现蛛网中蕴含着丰富的数学概念——半径、弦、平行线段、三角形、全等对应角、对数螺线、悬链线和超越线。

而当我们仔细观察蛛网时,还会发现它们所结的网并非杂乱无章,不仅辐条排列均匀,而且相邻的辐条所成的角度都是相等的。此外,不同的蜘蛛所结的网分成的份数也都是相等的。

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运动大师「蛇」

蛇在爬行时,其运动轨迹呈现出正弦函数图形的形态。

它的脊椎像火车一样,是一节一节连接起来的,节与节之间有较大的活动余地。

如果把每一节的平面坐标固定下来,并以开始点为坐标原点,就会发现蛇是按照 30 度、60 度和 90 度的正弦函数曲线有规律地运动的

△ 图中红线为正弦函数

各位家长有没有带小宝贝观察过一片叶子,对它为什么能精确地分成两瓣表示好奇?

有没有注意到各种花的花瓣呈现出完美的星形?有没有了解到某种贝壳和松果的螺旋形生长模式?

面对自然界中种种奇迹般的现象,我们中的许多人往往认为数学知识只是人类的专利,但实际上,自然界中也存在许多默默无闻的“数学家”。