Эффективный современный веб-дизайн не должен быть просто симпатичной и яркой картинкой. Он должен быть простым и интуитивно понятным. Какими же средствами этого добиться? Как сделать так, чтобы у посетителя возникло чувство гармонии и комфорта? И тут в помощь нам придет математика. А пока давайте посмотрим, как действуют некоторые основные правила математики в веб-дизайне. Мы рассмотрим это на примере правила Золотого сечения, чисел Фибоначчи, правила Пяти элементов, колебания Синусоиды и правила Третей.

Математика — это прекрасно. Для человека, далекого от цифр и уравнений, это может звучать абсурдно. Однако, множество самых красивых вещей в природе, да и сама Вселенная основаны на строгих математических пропорциях. Еще Аристотель, один из самых авторитетных философов древности, говорил: «Математика выявляет порядок, симметрию и определенность, а это — важнейшие виды прекрасного».

На протяжении веков математика использовалась и в искусстве, и в архитектуре. Но математика редко применяется в дизайне веб-сайтов. Наверное, потому, что есть расхожее мнение, что математика и креатив — вещи несовместимые. Хотя это мнение можно опровергнуть, математика является хорошим инструментом при создании сайтов. Однако, в этом деле на одну лишь математику полагаться не стоит. Здесь нужно еще что-то.

1. Золотое сечение или Золотой прямоугольник
Золотое сечение (золотая пропорция, деление в крайнем и среднем отношении) — деление непрерывной величины на две части в таком отношении, при котором меньшая часть так относится к большей, как большая ко всей величине. Отношение частей в этой пропорции выражается иррациональной математической константой, равной приблизительно 1.618033987.

Принято считать, что объекты, содержащие в себе «золотое сечение», воспринимаются людьми как наиболее гармоничные. Вот интересный факт из Википедии . Известно, что Сергей Эйзенштейн искусственно построил фильм «Броненосец Потёмкин» по правилам золотого сечения. Он разбил ленту на пять частей.

В первых трёх действие разворачивается на корабле. В двух последних - в Одессе, где разворачивается восстание. Этот переход в город происходит точно в точке золотого сечения. Да и в каждой части есть свой перелом, происходящий по закону золотого сечения.

Теперь перейдем к Золотому прямоугольнику. Тут все просто. У такого прямоугольника длины прилегающих сторон соотносятся по правилу золотого сечения, т.е. 1:1.618.

Для того, чтобы построить золотой прямоугольник сначала рисуем квадрат (красный цвет на картинке), потом проводим линию от середины одной из сторон квадрата к противоположному углу (линия со стрелкой на рисунке). Используем эту линию в качестве радиуса дуги, которая определит высоту прямоугольника. Теперь дорисовываем прямоугольник (синий цвет на рисунке).

Рассмотрим в качестве наглядного примера этот минималистический дизайн, представленный ниже. Он состоит из 6 золотых прямоугольников, размером 299х185 пикселей, по 3 прямоугольника в ряд. Стороны этим прямоугольников соотносятся по правилу золотого сечения 299/185=1,616.

Обратите внимание на большое количества пространства вокруг золотого прямоугольника. Оно создает спокойную и приятную атмосферу, в которой элементы навигации могут спокойно дышать. Несмотря на использование всего нескольких цветов и однотипных блоков, все элементы навигации интуитивно понятны и служат своей цели.

Для того, чтобы добавить новый блок не нарушая при этом логику конструкции, целесообразнее всего добавлять блоки третьей строкой и двигаться подобным образом вниз.

Области применения. Использование Золотых прямоугольников в дизайне хорошо подходит для различных фото галерей, сайтов портфолио и сайтов, ориентированных на представление продуктов.

2. Числа Фибоначчи в дизайне
Числа Фибоначчи — это математическая последовательность из ряда чисел. По определению, два первых числа Фибоначчи равны 0 и 1. Каждое последующее число равно сумме двух предыдущих. Ряд чисел выглядит следующим образом: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144…

Числа Фибоначчи используют в музыке для настройки инструментов, в архитектуре для вычисления гармоничных пропорций, например соотношение высоты помещения к высоте декорирования стен различными материалами. Расстояния между листьями (или ветками) на стволе растения относятся примерно как числа Фибоначчи.

Основная область применения чисел Фибоначчи в дизайне — определение размеров блоков с основным контентом (контейнеров) и боковой панели. Суть метода в следующем. Берется базовая ширина контейнера, например, 90 пикселей, и последовательно умножается на числа из ряда Фибоначчи. На основании этих вычислений строится сетка сайта. Посмотрим на примере.

Страница разделена на три колонки. Базовая ширина контейнера 90 пикселей. Тогда первая колонка имеет ширну 180 пикселей (90 х 2), вторая колонка имеет ширину 270 пикселей (90 х 3) и третья колонка имеет ширину 720 пикселей (90 х 8). Размер шрифта также соответствут ряду Фибоначчи. Размер шрифта в заголовке 55 пикселей, шрифт в разделе — 34 пикчеля и шрифт для текста 21 пиксель.

Если сайт имеет фиксированную ширину, например 1000 пикселей, то числа Фибоначчи не очень удобно использовать. Постольку ближайшее к 1000 число из ряда Фибоначчи это 987 (…, 610, 987, 1597 …), то именно с этого числа придется проводить вычисления для ширины блоков сайта. В таких ситуациях лучше всего воспользоваться правилом Золотого сечения (1000 х 0,618 = 618px) и исходя из него определить ширину блоков.

Области применения. Числа Фибоначчи лучше всего подходят для дизайна блогов и журнальных макетов.

3. Пять элементов или Kundli дизайн
Еще один интересный пример математики в дизайне — это техника, основанная на правилах составления индийского гороскопа Kundli. Здесь основой является следующая фигура. Рисуется квадрат, внутри него проводятся две диагонали, соединяющие противоположные углы, потом линиями соединяются центры соседних сторон квадрата.

Внутри квадрата мы видим четыре ромба. Это и есть основа для расположения пяти элементов дизайна на странице.

Приведенный ниже пример дизайна сайта базируется на геометрии Kundli. Этот макет может подойти для одностраничного сайта-визитки с элементами интерактивного дизайна на основе jQuery технологии.

Также этот макет может легко превратиться в сайт с трехколоночной версткой хедером и футером.

Области применения. Эта конструкция более всего подходит для сайтов портфолио и сайтов, ориентированных на демонстрацию продукции.

4. Колебания синусоиды
Если хочется разнообразия, то совсем не обязательно придерживаться базовых правил золотого сечения и чисел Фибоначчи. Можно поэкспериментировать и с другими общеизвестными формулами.

Давайте посмотрим каким получится макет сайта, основанный на колебаниях синусоиды, математической функции, описывающей повторяющиеся колебания. На картинке ниже представлен пример простого и оригинального одностраничного сайта.

Или еще один вариант. Макет, состоящий из хедера, пяти колонок и футера. Такой сайт также можно усилить JQuery подсказками, чтобы сделать его более интерактивным.

Области применения. Эта конструкция оптимальна для сайтов, где требуется отражать хронологию событий. Более всего подходит для горизонтальной навигации.

5. Правило Третей
Это правило гласит, что изображение должно быть разделено на девять равных частей двумя горизонтальными и двумя вертикальными линиями. А все важные композиционные элементы должны быть расположены вдоль этих линий или на их пересечениях.

В данном примере на двух из четырех пересечений собрана самая важная информация. Отмечено розовыми квадратами. А навигационный блок расположен как раз вдоль второй горизонтальной линии.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №16

Научно-практическая конференция «Старт в науку»

«Математические закономерности в календаре»

Выполнил:

Лаптев Александр

У ченик 8А класса

МБОУ СОШ №16

Руководитель:

Учитель математики

МБОУ СОШ № 16

Малянова И.А.

г. Кузнецк

2016 год

АКТУАЛЬНОСТЬ ……………………………………………..…………..………. 3

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В КАЛЕНДАРЕ

Исследование «Четырехугольники в календаре»

Исследование «Треугольники в календаре

Исследование «Пятница 13-е»

Занимательные закономерности в календаре

ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Математические фокусы и календаре

Интересные факты о календаре

Математические олимпиадные задачи

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

.

Актуальность

В наше время нет человека, который не знал бы, что такое календарь. К его услугам мы прибегаем ежедневно. Мы настолько привыкли пользоваться календарем, что даже не можем себе представить современное общество без упорядоченного счета времени

Меня с детства интересовали эти цветные карточки с нанесенными на них такими

знакомыми и таинственными датами. Особый интерес к настенному календарю у меня появился после задачи, которую нам предложил учитель на уроке геометрии, при изучении темы «Прямоугольные треугольники»: «Если соединить числа 10,20, и 30 января 2006 года, то получится равнобедренный прямоугольный треугольник. Докажите это. Задача про календарь и треугольники оказалась нестандартной задачей на признаки равенства треугольников и вызвала у большинства учащихся интерес и много вопросов. По совету учителя я продолжил исследование задачи и постарался ответить на возникшие вопросы. Результатом моего исследования стала работа «Математические закономерности в календаре».

Вопросы, на которые мне бы хотелось получить ответ:

Получится ли равнобедренный прямоугольный треугольник, если соединить числа 10,20, и 30 января в любом году?

Каков будет результат, если будем соединять числа 10, 20 и 30 любого месяца одного года?

Получится ли равнобедренный прямоугольный треугольник, если соединим другие числа в любом месяце?

Определение предмета исследования

Исследовав задачу про календарь и треугольники, я задался вопросом: есть ли ещё в математической литературе задачи по теме «Календари»? Из Интернет-ресурсов узнал об истории календаря, видах календарей, но нам нужны были только задачи по данной теме Оказалось, что такие задачи встречаются часто на олимпиадах различных уровней.

Решение задач, связанных с календарем, столкнуло меня с проблемой: мало знаний по данному вопросу. Чтобы решать подобные задачи, надо знать некоторые особенности календаря. Поэтому, предметом исследования стали табель–календари различных лет.

Формулировка проблемы

1. Можно ли использовать настенный календарь на уроках математики? Для этого надо выяснить есть ли ещё в математической литературе задачи по теме «календари», которые можно предлагать на уроках, олимпиадах и различных математических турнирах.

2. Какими особенностями обладают табель–календари?

3 Выдвижение гипотезы

Гипотеза исследования связана с предположением, что, изучив особенности табель–календарей, можно исследовать немало задач по теме «Календари», которые украсят уроки математики, и их можно применять и во внеклассной работе: олимпиадах, турнирах, конкурсах, марафонах и т.д.

Методы исследования.

Для достижения желаемого результата были использованы различные методы:

Поисковый

аналитический

практический, проектный

количественно-качественный анализ.

Проверка гипотезы.

Данный раздел состоит из двух частей. В первой части – исследование задач: про календарь и треугольники и квадраты в календаре. Во второй части выявили особенности календарей, знания которых позволяют решать подобранные нами задачи по теме «Календари».

Почему в неделе 7 дней?

Вы никогда не задумывались, почему в неделе семь дней? Не пять, не девять, а именно семь? По-видимому, обычай измерять время семидневной неделей пришёл к нам из Древнего Вавилона и связан с изменениями фаз Луны. Люди видели Луну на небе около 28 суток: семь дней – увеличение до первой четверти, примерно столько же – до полнолуния и т.д.

Счёт был начат с субботы, первым её часом «управлял» Сатурн (следующие часы – в обратном порядке планет). В итоге первым часом воскресенья управляло Солнце, первым часом третьего дня (понедельника) – Луна, четвёртого – Марс, пятого – Меркурий, шестого – Юпитер, седьмого (пятницы) – Венера. Соответственно, такие названия и получили дни недели.

Решение о праздновании воскресенья принял ещё римский император Константин в 321 г.

Возможно, неделя, состоящая из семи дней – это оптимальное сочетание труда и отдыха, напряжения и праздности. Как бы то ни было, жить нам всё равно приходится по тому или иному, но распорядку.

Почему дата Пасхи меняется каждый год.

Если вы заметили, праздник Пасхи не закреплён за каким-то определённым числом, как все остальные праздники. Каждый год Пасха выпадает на разные числа, а иной раз - и на разные месяцы. Есть разные способы нахождения даты Пасхи.

Немецкий математик Гаусс в XVIII веке предложил формулу для определения дня Пасхи по григорианскому календарю математическим способом.

2016:19 = 106 (ост. 2 – а ) 2016:19 = 106 (ост. 2 – а )

2016: 4 = 504 (ост. 0 – б )

2016: 7 = 288 (ост. 0 – в )

(19 ∙ 2 + 15) : 30 = 1 (ост. 23 – г )

(2б +4в + 6г + 6) : 7 = 20 (ост. 4 – д )

23 + 4 > 9 пасха в апреле

математические закономерности в календаре

«ЧЕТЫРЕХУГОЛЬНИКИ В КАЛЕНДАРЕ»

Таинственные квадраты в календарях.

Заметим, что в любом месяце можно выделить квадраты, состоящие из четырех чисел (2х2), из девяти чисел (3х3) и из шестнадцати чисел (4х4).

Какими свойствами обладают такие квадраты?

Складывая числа, получим 9 m +72=9(m +8). Значит, сумму чисел таких квадратов можно находить, если к меньшему числу прибавить 8 и сумму умножить на 9.

(8+8)×9=144

Или, пусть m -наибольшее число, тогда

Сложим, 9 m – 72=9(m – 8).

Значит, сумму чисел обведенного квадрата 3×3 можно найти, если из большего числа вычесть 8 и разность умножить на 9.

(24– 8) ×9=144

Получим, 16Р-192=16(Р-12). Значит, сумму чисел в любом квадрате из 16-ти чисел можно находить по правилу: Из большего числа вычитаем 12 и умножаем на 16.

(30-12)∙16=288 или к меньшему числу прибавить 12 и умножить на 16. (6+12) ∙16=288

Чтобы найти сумму 16-ти чисел достаточно умножить сумму двух чисел, стоящих на противоположенных концах любой диагонали, обведенного квадрата на 8.

Выведенные свойства квадратов в настенных календарях можно применять на уроках математики при изучении темы «Сложение натуральных чисел», на устном счете и во внеклассной работе, показывая фокусы.

«ТРЕУГОЛЬНИКИ В КАЛЕНДАРЕ»

Если соединить числа 10, 20, 30 в январе 2016г, то получим равнобедренный прямоугольный треугольник.

Очевидно, что у треугольника 10 – 31 – 30 угол 31 прямой, и, аналогично, является прямым угол 27 у треугольника 30 – 27 – 20. Ясно, что стороны 31 - 30 и 30 – 27 равны; аналогично равны стороны 31 – 10 и 27 – 30. Поэтому треугольники 31 – 30 – 10 и 27 – 20 – 30 равны по двум сторонам и углу между ними. Значит, отрезки 10 – 30 и 20 – 30 равны. Так как сумма углов в треугольнике равна 180˚, получаем, что сумма острых углов в треугольнике 9 – 10 – 30 равна 180˚–90˚=90˚.

Следовательно, сумма углов, дополняющих угол 30 до развернутого угла, равна сумме острых углов треугольника 31 – 10 – 30. Значит, угол 10 тоже равен 90˚. Итак, треугольник 10 – 20 – 30 является равнобедренным прямоугольным.

Числа 10, 20, 30 отстоят друг от друга на 10 единиц. При их соединении получим равнобедренный прямоугольный треугольник. Аналогично, прямоугольный треугольник получится если соединить другие числа, отстоящие друг от друга на 10 единиц. Например, соединим числа 1, 11, 21; 2, 12, 22; 3, 13, 23; 4, 14, 24; 5, 15, 25; 6, 16, 26; 7, 17, 27; 8, 18, 28; 9, 19, 29; 11, 21, 31.

Если в календаре любого года соединить числа 10, 20 и 30 января, то получится равнобедренный прямоугольный треугольник.

Расположение чисел 10, 20 и 30 в январе будет зависеть от того, каким днем недели будет 1 января.

Вывод. Календари обладают следующей особенностью: если в календаре любого года соединить числа соответствующие 10, 20 и 30 января, то получится равнобедренный прямоугольный треугольник, за исключением случаев, где центры клеток с числами 10, 20 и 30 лежат на одной прямой.

ИССЛЕДОВАНИЕ «ПЯТНИЦЫ 13

Пятница 13-го числа любого месяца – распространенная примета, по которой в такой день следует быть особенно готовым к неприятностям и остерегаться неудач.

Цель исследования: выяснить, какое максимальное (минимальное) число пятниц в одном году может попадать на число 13.

Год

Пятница 13

2007, не високосный

понедельник

Апрель, июль

1996, високосный

Сентябрь, декабрь

2013, не високосный

вторник

Сентябрь, декабрь

2008, високосный

Июнь

2014, не високосный

среда

Июнь

1992, високосный

Март, ноябрь

2015, не високосный

четверг

Февраль, март, ноябрь

2004, високосный

Февраль, август

2010, не високосный

пятница

Август

2016, високосный

Май

2011, не високосный

суббота

Май

2000, високосный

Октябрь

2006, не високосный

воскресенье

Январь, октябрь

2012, високосный

Январь, апрель, июль

Выводы:

Какой бы ни был год (високосный или не високосный) не может быть года, в котором 13 – е число хотя бы один раз не пришлось на пятницу.

Минимальное число пятниц, приходящихся на 13 число – одна. В не високосный год пятница 13-е может быть только: в мае, или в июне, или в августе. В високосном году пятница 13-е может быть только: в мае, или июне, или октябре.

Максимальное число пятниц приходящихся на 13 число три. В не високосный год (год начинается с четверга) пятница 13-е выпадает: на февраль, март и ноябрь. В високосном году (год начинается с воскресенья) пятница 13-е выпадает на: январь, апрель и июль.

ЗАНИМАТЕЛЬНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ В КАЛЕНДАРЕ

Любой не високосный год начинается и заканчивается одним и тем же днем недели (2013 год начался со вторника и вторником закончился). Високосный год заканчивается со сдвигом на 1 день недели (2012 год начался с воскресенья, а закончился понедельником).

В високосный год на один и тот же день недели в году приходятся:

Если в некотором году 1 января – понедельник, а 1 октября – вторник, то год будет високосный.

Все месяцы как високосного, так и не високосного года, можно разделить на 7 групп по признаку, на какой день недели приходится 1 число месяца.

1 группа: январь и октябрь;

2 группа: февраль, март и ноябрь;

3 группа: апрель и июль;

4 группа: май;

5 группа: июнь;

6 группа: август;

7 группа: декабрь и сентябрь.

В году будет больше тех дней недели, с которых они начинаются. Так, 2009 год – не високосный, начался и закончился четвергом, значит, четвергов в году будет 53, а остальных дней недели 52.

Четные (нечетные) недели месяца повторяются через 2 недели, если первая четная среда 2 числа, то следующие четные приходятся на 16, 28.

Чтобы это сделать, вам нужно прибавить к названному числу 8 и результат умножить на 9.

Вечные календари в основном представляют собой таблицы.

Календарь с 1901 по 2096 год

Алгоритм: для того, чтобы узнать день недели конкретного дня, требуется:

Найти в первой , соответствующую указанному году и месяцу;

Сложить эту цифру с номером дня;

Найти во второй таблице получившееся число и посмотреть, какому дню недели оно соответствует.

Пример: требуется определить, каким днём недели было .

Цифра, соответствующая (ф ) 2007 в таблице 1, равна 3 .

22+3=25 .

Числу 25 в таблице 2 соответствует четверг - это и есть искомый день недели.

РАЗДЕЛ II. ДЛЯ ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

3.1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ФОКУСЫ И КАЛЕНДАРЬ

На принципе закономерностей, полученных в ходе исследования календаря, строятся несколько фокусов «быстрых вычислений».

1. Фокус-предсказание. В этом фокусе фокусник может показать свой дар прорицания и умеет производить в уме быстрое сложение нескольких чисел. Попросите зрителя обвести на настольном календаре в любом месяце любой квадрат из 16 чисел. Бегло взглянув на него, вы записываете на листке предсказание, кладете его в конверт и отдаете на хранение зрителю. Затем просите зрителя выбрать любое число в этом календаре, обвести его кружком и вычеркнуть все числа, находящиеся в той же строчке и том же столбце, что и только что обведенное число. В качестве второго числа зритель может обвести кружком любое число, оставшееся незачеркнутым. После этого он должен вычеркнуть третье число, а соответствующие строчка и столбец вычеркиваются.

В финале вы эффективно предлагаете достать из конверта листок и убедиться, что на нем заранее вами была написана именно эта сумма чисел.

Чтобы это сделать, вам нужно было сложить два числа, находящихся на двух диагонально противоположных углах квадрата и найденную сумму удвоить.

2. Фокус с нахождением суммы. В этом фокусе фокусник очень быстро может отгадать сумму чисел, входящих в обведенный квадрат на календаре. Для этого попросите зрителя обвести на настенном календаре в любом месяце квадрат, содержащий 16 чисел. Бегло взглянув на него и производя в уме необходимые вычисления, называете сумму всех чисел, попавших в этот квадрат.

Чтобы это сделать, вам нужно было умножить сумму двух чисел, стоящих на противоположных концах любой диагонали, обведенного квадрата, на 8.

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О КАЛЕНДАРЕ

1. На сегодняшний день невозможно точно сказать, сколько всего существовало календарей. Вот максимально полный их список: Армелина, Армянский, Ассирийский, Ацтекский, Бахаи, Бенгальский, Буддийский, Вавилонский, Византийский, Вьетнамский, Гильбурда, Голоценский, Григорианский, Грузинский, Древнегреческий, Древнеегипетский, Древнеиндийский, Древнекитайский, Древнеперсидский, Древнеславянский, Еврейский, Зороастрийский, Индийский, Инки, Иранский, Ирландский, Исламский, Китайский, Конта, Коптский, Малайский, Майя, Непальский, Новоюлианский, Римский, Симметричный, Советский, Тамильский, Тайский, Тибетский, Туркменский, Французский, Ханаанейский, Чучхе, Шумерский, Эфиопский, Юлианский, Яванский, Японский.

2. Коллекционирование карманных календарей называется или календаристикой.

3. За все время существования календаря время от времени появлялись очень оригинальные и необычные календари. Например, календарь в стихах. Первый из них был выпущен на одном листе, в виде настенного плаката. Календарь «Хронология» был составлен Андреем Рымшей и отпечатан в городе Остроге Иваном Федоровым 5 мая 1581 года.

4. Самый первый календарь в виде миниатюрной книги вышел из печати в канун 1761 года. Это «Придворный календарь», который до сих пор можно увидеть в Государственной публичной библиотеке имени М. Е. Салтыкова-Щедрина в Санкт-Петербурге.

5. Первые русские отрывные календари появились в конце XIX века. Их начал печатать издатель И. Д. Сытин по совету, который дал ему никто иной, как… Лев Николаевич Толстой.

6. Первый карманный календарь (размером примерно с игральную карту), с иллюстрацией на одной стороне и самим календарем – на другой впервые был выпущен в России в 1885 году. Он был отпечатан в типографии «Товарищества И. Н. Кушнаерева и К°». Эта типография существует до сих пор, только называется она теперь «Красный пролетарий».

7. Самый маленький календарь в истории весит всего 19 грамм вместе с переплётом. Он хранится в Матенадаране (Армянский институт древних рукописей) и представляет собой рукопись размером менее спичечного коробка. Он содержит 104 пергаментных листка. Он написан каллиграфическим почерком писца Огсента и доступен для чтения только с помощью увеличительного стекла.

не только книг, но и календарей. Здесь собрано около 40 тысяч наименований календарей всех разновидностей.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОЛИМПИАДНЫЕ ЗАДАЧИ

1. Может ли быть в одном месяце быть 5 понедельников и 5 четвергов? Обоснуйте ответ.

Если в месяце 31 день, и он начинается с понедельника, то в нём может быть 5 понедельников, 5 вторников и 5 сред, но остальных дней недели по четыре, так как 5+5+5+4+4+4+4=31. Ответ: не может.

2. Может ли в феврале високосного года быть 5 понедельников и 5 вторников? Ответ обоснуйте.

Только в феврале високосного года может быть 5 понедельников и по 4 остальных дней недели, т.е. в сумме – 29 дней . Ответ: не может.

3. В феврале 2004 года 5 воскресений, а всего – 29 дней. На какой день недели приходится 23 февраля 2004 года?

Если в феврале 29 дней и 5 воскресений, то первое воскресение будет 1 февраля. Отсюда 23 февраля – понедельник.

4. В некотором месяце три пятницы пришлись на чётные числа. Какой день недели был 15 числа этого месяца?

Три пятницы, выпадающие на чётные числа месяца, могут быть только 2, 16 и 30 числа. 15 числа был четверг.

5. Известно. Что 1 декабря приходится на среду. На какой день недели приходится 1 января следующего года?

Среда 1, 8, 15, 22, и 29 декабря, четверг 30, пятница 31. Ответ: суббота 1 января следующего года.

6. В некотором месяце три воскресенья пришлись на чётные числа. Какой день недели был 20 числа этого месяца?

Четные воскресенья 2, 16, 28. Значит 20 число этого месяца – четверг.

7. Какое наибольшее число воскресений может быть в году?

53 воскресенья.

8. Какое самое большое число месяцев с пятью воскресениями может быть в году?

5 месяцев. Обычный год при этом должен начинаться с воскресенья, а високосный – с субботы или воскресенья.

9. В каком-то году некоторое число ни в одном месяце не было воскресеньем. Какое это могло быть число?

31-е число и только одно. Например, в 2007 году ни одно воскресенье не было 31 числом.

10. В некотором месяце три субботы пришлись на четные числа. Какой день недели был 28-го числа этого месяца?

Пусть первая «четная» суббота пришлась на число, которое обозначим через х (х – четное число). Следующая четная суббота будет через две недели, т.е. (х+14) –го числа, а третья «четная» суббота – (х+28) –го числа. Но в месяце не более 31 дня, следовательно, х+28≤ 31. У этого неравенства одно еётное решение х=2. Тогда третья «четная» суббота была 30-го числа, а 28-го был четверг.

11. В некотором месяце три пятницы пришлись на четные числа. Какой день недели был 15 числа этого месяца?

12. В некотором месяце три воскресенья пришлись на четные числа. Какой день недели был 20 числа этого месяца?

13. Докажите, что первый и последний день 2010 года – это один и тот же день недели.

2010 год не високосный 2. Обычный год содержит 365=52х7+1 дней, т.е. 52 полных недели плюс один день. Поэтому любой обычный год начинается и заканчивается на один и тот же день недели. Для 2010 года это будет пятница.

.

14 Владелец одной фирмы придумал интересную систему отпусков для сотрудников: сотрудники фирмы уходят в отпуск на целый месяц, если этот месяц начинается и кончается одним днём недели. Кому это выгодно? Сколько месяцев сотрудники будут отдыхать с 1 января 2005 года по 31 декабря 2015 года?

Для этого в месяце должно быть 29 дней. Это возможно только в феврале високосного года. В названный промежуток попадают только два года: 2008 и 2012. Так что сотрудникам придется отдыхать всего два месяца за эти годы.

В ходе работы я пришел к следующим результатам:

Доказал, что если соединить в табель – календаре в любом месяце любого года числа 10-20-30, то получится равнобедренный треугольник;

Показал, что в календаре можно выделять квадраты чисел 2×2; 3×3; 4×4, и вывели правила подсчета чисел в этих квадратах.

Выяснил некоторые особенности календаря, которые применяем для решения задач по теме «Календарь»;

Решил и исследовал задачи, которые можно предлагать на уроках математики и во внеклассной работе;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Выводы: на основании полученных результатов, я доказал, что настенный календарь можно использовать на уроках математики и во внеклассной работе.

Считаю, что значимость нашей работы велика. Материалы исследования можно применять как нестандартные задачи на уроках геометрии в теме «Прямоугольные треугольники»;математики в теме «Сложение натуральных чисел», и во время проведения устных вычислений. А также во внеклассной работе: показывая фокусы с настенным календарем. Для себя я открыл много нового, интересного. Научился ставить перед собой цель, планировать свои действия, находить информацию из разных источников, в том числе сети Интернет, работать с научно-популярной литературой, выбирать из большого количества информации нужную, выполнять результаты исследования (рисунки) на компьютере.

Литература

Гаврилова Т.Д. Занимательная математика в 5 – 11 классах.

Задачи международного математического конкурса «Кенгуру.

Иченская М.А. Отдыхаем с математикой..

Полный энциклопедический справочник школьника.

Лепёхин Ю.В. Олимпиадные задания по математике 5 – 6 классы.

Введение. 2

Глава 1. Математические закономерности живой природы. 3

Глава 2. Принципы формообразования в природе 5

Глава 3. Золотое сечение 8

Глава 4. Геометрическая рапсодия Эшера. 15

Глава 5. Трансцендентное число   18

Список использованной литературы. 20

Введение.

При поверхностном знакомстве с математикой она может показаться непостижимым лабиринтом формул, числовых зависимостей и логических тропинок. Случайных посетителей, не познавших подлинной ценности математических сокровищ, страшит сухая схема математических абстракций, сквозь которую математик видит живое многоцветье реальности.

Тот же, кто постиг удивительный мир математики, не остаётся только восторженным созерцателем её сокровищ. Он сам стремится создавать новые математические объекты, ищет пути решения новых задач, или новые, более совершенные, решения уже решённых задач. Уже найдено и опубликовано более 300 доказательств теоремы Пифагора, десятки неклассических квадратур круга, трисекций угла и удвоений куба.

Но неспокойная пытливая мысль влечёт к новым поискам. При этом даже более чем сам результат привлекает поиск его. Это закономерно. Ведь путь к решению каждой достаточно содержательной задачи – всегда изумительная цепь умозаключений, сцементированная законом логики.

Математическое творчество – подлинное творчество ума. Вот что писал советский математик Г.Д.Суворов: «Теорема, записанная логически безупречно, действительно представляется лишённой какого-либо поэтического начала и кажется не плодом пламенной фантазии, а хмурым ребёнком мамы-логики. Но никто не знает, кроме учёного, какой вихрь фантазий и поэтических взлётов породил в действительности эту теорему. Ведь она была крылатой, экзотической бабочкой, прежде чем её пленили, усыпили логикой и прикололи к бумаге булавками доказательств! ». Закономерно, что в своих воспоминаниях К.Ф.Гаусс, А.Пуанкаре, Ж.Адамар, А.Н.Колмогоров и др. выдающиеся математики рассказали о великой радости, подлинном эстетическом наслаждении, которое они пережили, ища ответы на нерешённые задачи, которые для них были дорогами в незнаемое. Поскольку они шли к этим решениям впервые, и математика подарила им полную меру радости первооткрывателей.

В некоторых задачах среди многих дорог к ответу есть одна, самая неожиданная, часто тщательно «замаскированная» и, как правило, самая красивая и желанная. Большое счастье найти её и по ней пройти. Поиск таких решений, умение выйти за пределы возможностей уже известных алгоритмов является подлинной эстетической математического творчества.
^

Глава 1. Математические закономерности живой природы.

Живая природа демонстрирует многочисленные симметричные формы организмов. Во многих случаях симметричная форма организма дополняется красочной симметричной расцветкой.

Маленький, едва достигающий 4 мм берёзовый долгоносик, конечно же, не знает высшей математики. Но, изготовляя колыбельку для своего потомства, он «вычерчивает», вернее вырезает на листке дерева эволюту – кривую, представляющую собой множество центров кривизны листка. Сам же край листка будет эвольвентой по отношению к кривой, прорезаемой долгоносиком.

Сложным геометрическим закономерностям подчинена архитектура ячейки пчелиных сот.

Теоретические кривые и фазовая кривая колебаний численности популяций в совокупности двух взаимодействующих видов (биоценоза) «хищник-жертва».

Вито Вольтера (1860-1940) – выдающийся итальянский математик. Построил теорию динамики численности биологических популяций,

в которой применил метод дифференциальных уравнений.

Как и большинство математических моделей - биологических явлений, она исходит из многих упрощающих предположений.

В прыжках центр массы животных описывает хорошо известную фигуру - квадратную параболу, ветви которой обращены вниз: y=ax 2 , a>1, a

Красивы контуры листьев многих растений. С большой точностью формы их описываются изящными уравнениями в полярной или декартовой системе координат.

^

Глава 2. Принципы формообразования в природе

Все, что приобретало какую-то форму, образовывалось, росло, стремилось занять место в пространстве и сохранить себя. Это стремление находит осуществление в основном в двух вариантах – рост вверх или расстилание по поверхности земли и закручивание по спирали.

Раковина закручена по спирали. Если ее развернуть, то получается длина, немного уступающая длине змеи. Небольшая десятисантиметровая раковина имеет спираль длиной 35 см. Спирали очень распространены в природе.

Форма спирально завитой раковины привлекла внимание Архимеда. Он изучал ее и вывел уравнение спирали. Спираль, вычерченная по этому уравнению, называется его именем. Увеличение ее шага всегда равномерно. В настоящее время спираль Архимеда широко применяется в технике.

Еще Гете подчеркивал тенденцию природы к спиральности. Винтообразное и спиралевидное расположение листьев на ветках деревьев подметили давно. Спираль увидели в расположении семян подсолнечника, в шишках сосны, ананасах, кактусах и т.д. Паук плетет паутину спиралеобразно. Спиралью закручивается ураган. Испуганное стадо северных оленей разбегается по спирали. Молекула ДНК закручена двойной спиралью. Гете называл спираль «кривой жизни».

Раковина моллюсков Nautilus, Haliotis и других формируются в форме логарифмической спирали:p=ae b φ .

Листья на молодых побегах растений располагаются по пространственной спирали. А рассматривая их сверху, обнаружим вторую спираль, поскольку они располагаются ещё так, чтобы не мешать друг другу воспринимать солнечный свет. Расстояния между отдельными листьями характеризуются числами ряда Фибоначчи: 1,1,2,3,5,8,…,u n , u n +1 ,…, где u n =u n -1 +u n -2.


В подсолнухе семечки расположены по характерным дугам, близким к двум семействам логарифмических спиралей.

Природа предпочла логарифмическую спираль благодаря многим замечательным свойствам этой кривой. Например, она не изменяется при преобразовании подобия.

Следовательно, организму нет надобности перестраивать архитектуру своего тела в процессе роста.

Ярким примером асимметрии живого на субмолекулярном уровне является вторичная форма материальных носителей наследственной информации - двойная спираль молекулы-гиганта ДНК. Но ДНК – уже спираль, накрученная на нуклеосому, она – спираль вдвойне. Жизнь возникает в трудноуловимом, поразительно точном процессе реализации планов природы-архитектора, согласно которым строятся молекулы белка.

Паук плетёт свою западню в форме сложной трансцендентной кривой – логарифмической спирали p=ae b φ

^

Глава 3. Золотое сечение

Человек различает окружающие его предметы по форме. Интерес к форме какого-либо предмета может быть продиктован жизненной необходимостью, а может быть вызван красотой формы. Форма, в основе построения которой лежат сочетание симметрии и золотого сечения, способствует наилучшему зрительному восприятию и появлению ощущения красоты и гармонии. Целое всегда состоит из частей, части разной величины находятся в определенном отношении друг к другу и к целому. Принцип золотого сечения – высшее проявление структурного и функционального совершенства целого и его частей в искусстве, науке, технике и природе.

В математике пропорцией (лат. proportio) называют равенство двух отношений: a: b = c: d.

Отрезок прямой АВ можно разделить на две части следующими способами:

• 
  на две равные части – АВ: АС = АВ: ВС;
• 
  на две неравные части в любом отношении (такие части пропорции не образуют);
• 
  таким образом, когда АВ: АС = АС: ВС.

^ Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на неравные части, при котором весь отрезок так относится к большей части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами, меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему

a: b = b: c или с: b = b: а.

Геометрическое изображение золотой пропорции

Практическое знакомство с золотым сечением начинают с деления отрезка прямой в золотой пропорции с помощью циркуля и линейки. Деление отрезка прямой по золотому сечению. BC = 1/2 AB; CD = BC

Из точки В восстанавливается перпендикуляр, равный половине АВ. Полученная точка С соединяется линией с точкой А. На полученной линии откладывается отрезок ВС, заканчивающийся точкой D. Отрезок AD переносится на прямую АВ. Полученная при этом точка Е делит отрезок АВ в соотношении золотой пропорции.

Отрезки золотой пропорции выражаются бесконечной иррациональной дробью AE = 0,618..., если АВ принять за единицу, ВЕ = 0,382... Для практических целей часто используют приближенные значения 0,62 и 0,38. Если отрезок АВ принять за 100 частей, то большая часть отрезка равна 62, а меньшая – 38 частям.

Свойства золотого сечения описываются уравнением:

x 2 – x – 1 = 0.

Решение этого уравнения:

Свойства золотого сечения создали вокруг этого числа романтический ореол таинственности и чуть ли не мистического поклонения.
^ История золотого сечения
Принято считать, что понятие о золотом делении ввел в научный обиход Пифагор, древнегреческий философ и математик (VI в. до н.э.). Есть предположение, что Пифагор свое знание золотого деления позаимствовал у египтян и вавилонян. И действительно, пропорции пирамиды Хеопса, храмов, барельефов, предметов быта и украшений из гробницы Тутанхамона свидетельствуют, что египетские мастера пользовались соотношениями золотого деления при их создании. Французский архитектор Ле Корбюзье нашел, что в рельефе из храма фараона Сети I в Абидосе и в рельефе, изображающем фараона Рамзеса, пропорции фигур соответствуют величинам золотого деления. Зодчий Хесира, изображенный на рельефе деревянной доски из гробницы его имени, держит в руках измерительные инструменты, в которых зафиксированы пропорции золотого деления.

Греки были искусными геометрами. Даже арифметике обучали своих детей при помощи геометрических фигур. Квадрат Пифагора и диагональ этого квадрата были основанием для построения динамических прямоугольников.

^ Динамические прямоугольники

Платон (427...347 гг. до н.э.) также знал о золотом делении. Его диалог «Тимей» посвящен математическим и эстетическим воззрениям школы Пифагора и, в частности, вопросам золотого деления.

В фасаде древнегреческого храма Парфенона присутствуют золотые пропорции. При его раскопках обнаружены циркули, которыми пользовались архитекторы и скульпторы античного мира. В Помпейском циркуле (музей в Неаполе) также заложены пропорции золотого деления.

В дошедшей до нас античной литературе золотое деление впервые упоминается в «Началах» Евклида. Во 2-й книге «Начал» дается геометрическое построение золотого деления После Евклида исследованием золотого деления занимались Гипсикл (II в. до н.э.), Папп (III в. н.э.) и др. В средневековой Европе с золотым делением познакомились по арабским переводам «Начал» Евклида. Переводчик Дж. Кампано из Наварры (III в.) сделал к переводу комментарии. Секреты золотого деления ревностно оберегались, хранились в строгой тайне. Они были известны только посвященным.

В эпоху Возрождения усиливается интерес к золотому делению среди ученых и художников в связи с его применением как в геометрии, так и в искусстве, особенно в архитектуре Леонардо да Винчи, художник и ученый, видел, что у итальянских художников эмпирический опыт большой, а знаний мало. Он задумал и начал писать книгу по геометрии, но в это время появилась книга монаха Луки Пачоли, и Леонардо оставил свою затею. По мнению современников и историков науки, Лука Пачоли был настоящим светилом, величайшим математиком Италии в период между Фибоначчи и Галилеем. Лука Пачоли был учеником художника Пьеро делла Франчески, написавшего две книги, одна из которых называлась «О перспективе в живописи». Его считают творцом начертательной геометрии.

Лука Пачоли прекрасно понимал значение науки для искусства. В 1496 г по приглашению герцога Моро он приезжает в Милан, где читает лекции по математике. В Милане при дворе Моро в то время работал и Леонардо да Винчи. В 1509 г. в Венеции была издана книга Луки Пачоли «Божественная пропорция» с блестяще выполненными иллюстрациями, ввиду чего полагают, что их сделал Леонардо да Винчи. Книга была восторженным гимном золотой пропорции. Среди многих достоинств золотой пропорции монах Лука Пачоли не преминул назвать и ее «божественную суть» как выражение божественного триединства бог сын, бог отец и бог дух святой (подразумевалось, что малый отрезок есть олицетворение бога сына, больший отрезок – бога отца, а весь отрезок – бога духа святого).

Леонардо да Винчи также много внимания уделял изучению золотого деления. Он производил сечения стереометрического тела, образованного правильными пятиугольниками, и каждый раз получал прямоугольники с отношениями сторон в золотом делении. Поэтому он дал этому делению название золотое сечение. Так оно и держится до сих пор как самое популярное.

В то же время на севере Европы, в Германии, над теми же проблемами трудился Альбрехт Дюрер. Он делает наброски введения к первому варианту трактата о пропорциях. Дюрер пишет. «Необходимо, чтобы тот, кто что-либо умеет, обучил этому других, которые в этом нуждаются. Это я и вознамерился сделать».

Судя по одному из писем Дюрера, он встречался с Лукой Пачоли во время пребывания в Италии. Альбрехт Дюрер подробно разрабатывает теорию пропорций человеческого тела. Важное место в своей системе соотношений Дюрер отводил золотому сечению. Рост человека делится в золотых пропорциях линией пояса, а также линией, проведенной через кончики средних пальцев опущенных рук, нижняя часть лица – ртом и т.д. Известен пропорциональный циркуль Дюрера.

Великий астроном XVI в. Иоган Кеплер назвал золотое сечение одним из сокровищ геометрии. Он первый обращает внимание на значение золотой пропорции для ботаники (рост растений и их строение).

В последующие века правило золотой пропорции превратилось в академический канон и, когда со временем в искусстве началась борьба с академической рутиной, в пылу борьбы «вместе с водой выплеснули и ребенка». Вновь «открыто» золотое сечение было в середине XIX в. В 1855 г. немецкий исследователь золотого сечения профессор Цейзинг опубликовал свой труд «Эстетические исследования». С Цейзингом произошло именно то, что и должно было неминуемо произойти с исследователем, который рассматривает явление как таковое, без связи с другими явлениями. Он абсолютизировал пропорцию золотого сечения, объявив ее универсальной для всех явлений природы и искусства. У Цейзинга были многочисленные последователи, но были и противники, которые объявили его учение о пропорциях «математической эстетикой».

^ Золотые пропорции в фигуре человека
Цейзинг проделал колоссальную работу. Он измерил около двух тысяч человеческих тел и пришел к выводу, что золотое сечение выражает средний статистический закон. Деление тела точкой пупа – важнейший показатель золотого сечения. Пропорции мужского тела колеблются в пределах среднего отношения 13: 8 = 1,625 и несколько ближе подходят к золотому сечению, чем пропорции женского тела, в отношении которого среднее значение пропорции выражается в соотношении 8: 5 = 1,6. У новорожденного пропорция составляет отношение 1: 1, к 13 годам она равна 1,6, а к 21 году равняется мужской. Пропорции золотого сечения проявляются и в отношении других частей тела – длина плеча, предплечья и кисти, кисти и пальцев и т.д.

^ Золотые пропорции в частях тела человека
В конце XIX – начале XX вв. появилось немало чисто формалистических теории о применении золотого сечения в произведениях искусства и архитектуры. С развитием дизайна и технической эстетики действие закона золотого сечения распространилось на конструирование машин, мебели и т.д.

Среди придорожных трав растет ничем не примечательное растение – цикорий. Приглядимся к нему внимательно. От основного стебля образовался отросток. Тут же расположился первый листок.

Цикорий

Отросток делает сильный выброс в пространство, останавливается, выпускает листок, но уже короче первого, снова делает выброс в пространство, но уже меньшей силы, выпускает листок еще меньшего размера и снова выброс. Если первый выброс принять за 100 единиц, то второй равен 62 единицам, третий – 38, четвертый – 24 и т.д. Длина лепестков тоже подчинена золотой пропорции. В росте, завоевании пространства растение сохраняло определенные пропорции. Импульсы его роста постепенно уменьшались в пропорции золотого сечения.

^ Ящерица живородящая

В ящерице с первого взгляда улавливаются приятные для нашего глаза пропорции – длина ее хвоста так относится к длине остального тела, как 62 к 38.

Природа осуществила деление на симметричные части и золотые пропорции. В частях проявляется повторение строения целого.
^ Яйцо птицы

Великий Гете, поэт, естествоиспытатель и художник (он рисовал и писал акварелью), мечтал о создании единого учения о форме, образовании и преобразовании органических тел.

Пьер Кюри в начале нашего столетия сформулировал ряд глубоких идей симметрии. Он утверждал, что нельзя рассматривать симметрию какого-либо тела, не учитывая симметрию окружающей среды.

Закономерности «золотой» симметрии проявляются в энергетических переходах элементарных частиц, в строении некоторых химических соединений, в планетарных и космических системах, в генных структурах живых организмов. Эти закономерности, как указано выше, есть в строении отдельных органов человека и тела в целом, а также проявляются в биоритмах и функционировании головного мозга и зрительного восприятия.

Золотое сечение нельзя рассматривать само по себе, отдельно, без связи с симметрией. Великий русский кристаллограф Г.В. Вульф (1863...1925) считал золотое сечение одним из проявлений симметрии.

^

Глава 4. Геометрическая рапсодия Эшера.

Голландский художник Маур Корнелюс Эшер(1898-1971) создал целый мир зрительных образов, раскрывающих фундаментальные идеи и закономерности математики, физики, психологические особенности восприятия человеком объектов реальной действительности в окружающем нас трёхмерном пространстве.

Неограниченность пространства, зеркальные образы, противоречия между плоскостью и пространством - все эти понятия воплощены в запоминающихся, исполненных особого очарования образах. Ящерицы в наглядном виде представляют геометрические отображения, изучаемые в средней школе.

Всадники дают прекрасное наглядное представление о параллельном переносе, симметрии, заполнении всей плоскости фигурами сложной конфигурации.

«Куб и волшебные ленты». Ленты «Бельведер» - не просто -

действительно волшебные: геометрическая шутка, а целый

«протуберанцы» на них можно комплекс неожиданностей,

рас сматривать признак и выпуклости, порождённых особенностями и вогнутости. восприятия человеком предметов

Достаточно изменить точку зрения, в трёхмерном пространстве.

как ленты сразу перекрутятся
Мауриц Корнелюс Эшер создал уникальную галерею картин, принадлежащих одновременно искусству и науке. Они иллюстрируют теорию относительности Эйнштейна, строение материи, геометрические преобразования, топологию, кристаллографию, физику. Об этом свидетельствуют названия некоторых альбомов художника: «Неограниченное пространство», «Зеркальные образы», «Инверсии», «Многогранники», «Относительности», «Противоречия между плоскостью и пространством», «Невозможные конструкции».

«Я часто чувствую себя ближе к математикам, чем к своим коллегам-художникам», - писал Эшер. И действительно, его картины необычны, они наполнены глубоким философским смыслом, передают сложные математические отношения. Репродукции картин Эшера широко используются как иллюстрации в научных и научно-популярных книгах.

^

Глава 5. Трансцендентное число  

Природа числа  - одна из самых больших загадок математики. Интуиция подсказывала, что длина окружности и её диаметр – величины в равной степени постижимые.

Вычислением сотен десятичных знаков  на протяжении двух последних веков занимались многие ученые

В книге «Кошмары выдающихся личностей» известный английский математик и философ Бертран Рассел писал: «Лицо Пи было скрыто маской. Все понимали, что сорвать её, оставшись при этом в живых, не сможет никто. Сквозь прорези маски пронзительно, безжалостно, холодно и загадочно смотрели глаза». Может быть, для описания математического понятия излишне патетично, однако, в общем, верно. Действительно, история числа  - это волнующие страницы многовековой победной поступи математической мысли, неутомимого труда открывателей истины. Были на этом пути триумфы побед, были горькие поражения, драматические коллизии и комические недоразумения. Учёные проделали гигантскую работу поиска, раскрывая арифметическую природу одного из самых неподдающихся, загадочных и популярных чисел – числа, обозначаемого греческой буквой .

Шумеро-вавилонские математики вычисляли длину окружности и площадь круга с приближениями, которым соответствует значение =3, знали они и более точное приближение =3 1/8. В папирусе Райна (Ахмеса) указывается, что площадь круга равна (8/9*2R) 2 =256/81R 2

Это означает, что ≈3,1605… .
Архимед первым поставил задачу вычисления длины окружности и площади круга на научную основу. Итак, r =  > 48a 96 ≈3,1410>3 10/71

Учёный вычислил верхний предел (3 1/7): 3 10/71≈3,14084…Узбекский математик и астроном аль-Каши, работавший в научном центре известного математика и астронома Улугбека, вычислил число 2 с точностью до 16 правильных десятичных знаков: 2=6,283 185 307 179 5866.

С помощью удвоения числа сторон правильных, вписанных в окружность многоугольников он получил многоугольник с 800 355 168 сторонами.

Голландский математик Лудольф Ван Цейлен (1540-1610) вычислил 35 десятичных знаков  и завещал высечь это значение на своём могильном памятнике.

Одна из красивейших квадратур круга, выполненная польским математиком А.А.Коханьским (1631-1700).

Все построения выполняются при одном и том же растворе циркуля и быстро приводят к достаточно хорошему приближению числа.

Иоганн Генрих Ламберт (1728-1777) – немецкий математик, физик, астроном и философ. Сделал решающий шаг к разгадке числа . В1766г.

он доказал иррациональность числа . Итог раскрытию тайны числа  подвёл немецкийматематик Фердинанд Линдеман (1852-1939).

В 1882г. он доказал, что число  является трансцендентным. Тем самым была доказана невозможность квадратуры круга в классической постановке этой задачи.

Случайные события: они реализовались с помощью бросания иголки и также помогали учёным вычислить число  с достаточно высокой точностью.
Эту задачу впервые поставил и осуществил французский естествоиспытатель Жорж Луи Леклерк Бюффон(1707-1788).

Таким самым способом швейцарский астроном и математик Рудольф Вольф (1816-1896)в результате 5 тысяч бросаний иголки нашёл, что =3,1596.

Другие учёные получили следующие результаты: при 3204 бросаниях =3,1533; при 3408 бросаниях =3,141593.

^

Список использованной литературы.

1. Энциклопедический словарь юного математика

2. Васильев Н.Б., Гутенмахер В.Л. Прямые и кривые.- М.: Наука, 1976

3. Маркушевич А.И. Замечательные кривые. – М., Наука, 1978

4. Стройк Д.Я. Краткий очерк истории математики. – М., Наука, 1984

5. Глейзер Г.И. История математики в школе., М., Просвещение, 1982

6. Гарднер М. Математические чудеса и тайны. М., Мир. 1978

1. 
   Ковалев Ф.В. Золотое сечение в живописи. К.: Выща школа, 1989.
2. 
   Кеплер И. О шестиугольных снежинках. – М., 1982.
3. 
   Дюрер А. Дневники, письма, трактаты – Л., М., 1957.
4. 
   Цеков-Карандаш Ц. О втором золотом сечении. – София, 1983.
5. 
   Стахов А. Коды золотой пропорции.

Введение

Нам в школе часто повторяют, что математика – царица наук. Однажды я услышал другую фразу, которую когда-то произнес один из школьных учителей и любит повторять мой папа: «Природа не настолько глупа, чтобы не использовать законы математики». (Котельников Ф.М. бывший профессор математики кафедры МГУ). Именно это дало мне мысль изучить этот вопрос.

Эту мысль подтверждает следующее изречение: «Красота всегда относительна… Не следует… полагать, что берега океана и впрямь бесформенны только потому, что их форма отлична от правильной формы построенных нами причалов; форму гор нельзя считать неправильной на основании того, что они не являются правильными конусами или пирамидами; из того, что расстояния между звездами неодинаковы, еще не следует, что их разбросала по небу неумелая рука. Эти неправильности существуют только в нашем воображении, на самом же деле они таковыми не являются и никак не мешают истинным проявлениям жизни на Земле, нив царстве растений и животных, ни среди людей». (Ричард Бентли, английский ученый 17-го века)

Но изучая математику, мы опираемся только на знание формул, теоремы, расчеты. И математика предстает перед нами как некая абстрактная наука, оперирующая цифрами. Однако, как оказывается, математика – красивая наука.

Именно поэтом я поставил перед собой следующую цель: показать красоту математики при помощи закономерностей, существующих в природе.

Чтобы достичь своей цели, она была разделена на ряд задач:

Изучить разнообразие математических закономерностей, используемых природой.

Дать описание этих закономерностей.

На собственном опыте попытаться найти математические соотношения в строении тела кошки (Как сказано в одном известном фильме: тренироваться на кошках).

Методы, используемые в работе: анализ литературы по теме, научный эксперимент.

1. 1. Поиск математических закономерностей в природе.

Математические закономерности можно искать как в живой, так и в неживой природе.

Кроме этого, необходимо определить, какие закономерности надо искать.

Так как в шестом классе изучено не так много закономерностей, мне пришлось изучить учебники старших классов. Кроме этого, мне надо было учесть, что очень часто природа использует геометрические закономерности. Поэтому помимо учебников алгебры, мне пришлось обратить свое внимание и на учебники геометрии.

Математические закономерности, найденные в природе:

1. Золотое сечение. Числа Фибоначчи (спираль Архимеда). А также другие виды спиралей.
2. Различные виды симметрии: центральная, осевая, поворотная. А также симметрия в живой и неживой природе.
3. Углы и геометрические фигуры.
4. Фракталы. Термин фрактал образовал от латинского fractus (ломать, разламывать), т.е. создавать фрагменты неправильной формы.
5. Арифметическая и геометрия прогрессии.

Рассмотрим более подробно выделенные закономерности но в несколько другой последовательности.

Первое, что бросается в глаза, это наличие симметрии в природе.В переводе с греческого это слово обозначает «соразмерность, пропорциональность, одинаковость в расположении частей». Математически строгое представление о симметрии сформировано относительно недавно – в 19 веке. В наиболее простой трактовке (по Г.Вейлю) современное определение симметрии выглядит так: симметричным называется такой объект, который можно как-то изменять, получая в результате то же, с чего начали. .

В природе наиболее распространены два вида симметрии – «зеркальная» и «лучевая» («радиальная») симметрии. Однако помимо одного названия у этих видов симметрии есть и другие. Так зеркальная симметрия еще называется: осевая, билатеральная, симметрия листка. Лучевая симметрия еще носит название радиальной.

Осевая симметрия встречается в нашем мире больше всего. Дома, различные аппараты, автомобили (внешне), люди(!) всё симметрично, ну или почти. Люди симметричны тем, что у всех здоровых людей две руки, на каждой руке пять пальцев, если ладони сложить, то будет как бы зеркальное отражение.

Проверить симметричность очень просто. Достаточно взять зеркало, и приложить его примерно посередине объекта. Если та часть объекта, что находится на матовой, неотражающей стороне зеркала, соответствует отражению, то предмет симметричен.

Радиальная симметрия .Все, что растет или движется по вертикали, т.е. вверх или вниз относительно земной поверхности, подчиняется радиально-лучевой симметрии.

Листья и цветы многих растений имеют радиальную симметрию. (рис. 1, приложения)

На поперечных сечениях тканей, образующих корень или стебель растения, отчетливо бывает видна радиальная симметрия (плоды киви, срез дерева). Радиальная симметрия характерна для малоподвижных и прикрепленных форм (кораллы, гидра, медузы, актинии). (рис. 2, приложения)

Поворотная симметрия . Поворот на определенное число градусов, сопровождаемый трансляцией на расстояние вдоль оси поворота, порождает винтовую симметрию – симметрию винтовой лестницы. Пример винтовой симметрии – расположение листьев на стебле многих растений. Головка подсолнечника имеет отростки, расположенные по геометрическим спиралям, раскручивающимся от центра наружу. (рис. 3, приложения)

Симметрия встречается не только в живой природе. В неживой природе тоже находятся примеры симметрии. Симметрия проявляется в многообразных структурах и явлениях неорганического мира. Симметрия внешней формы кристалла является следствием его внутренней симметрии - упорядоченного взаимного расположения в пространстве атомов (молекул).

Очень красива симметрия снежинок.

Но надо сказать, что природа не терпит точной симметрии. Всегда есть хотя бы незначительные отклонения. Так, наши руки, ноги, глаза и уши не полностью идентичны друг другу, пусть и очень похожи.

Золотое сечение.

Золотое сечение в 6-ом классе сейчас не проходят. Но известно, что золотое сечение, или золотая пропорция – это соотношение меньшей части к большей, дающее одинаковый результат при делении всего отрезка на большую часть и деление большей части на меньшую. Формула: A/B=B/C

В основном соотношение 1/1,618. Золотая пропорция очень часто встречается в животном мире.

Человек, можно сказать, полностью «состоит» из золотой пропорции. К примеру расстояние между глазами(1,618) и между бровями(1) является золотым сечением. А расстояние от пупка до ступни и рост тоже будет золотой пропорцией. Все наше тело «усыпано» золотыми пропорциями. (рис. 5, приложения)

Углы и геометрические фигуры в природе тоже встречаются часто. Есть заметные углы, например они четко видны в семенах подсолнечника, в сотах, на крыльях насекомых, в листьях клена и т.д. Молекула воды имеет угол 104,7 0 С. Но есть и малозаметные углы. Например, В соцветии подсолнечника семена расположены под углом 137,5 градусов относительно центра.

Геометрические фигуры в живой и неживой природе также видели все, только мало обращали на них внимания. Как известно, радуга – это часть эллипса, центр которого находится ниже уровня земли. Форму эллипса имеют листочки растений, плоды слив. Хотя наверняка их можно рассчитать по какой-то более сложной формуле. Например, вот такой (рис. 6, приложения):

Ель, некоторые виды ракушек, различные шишки имеют форму конуса. Некоторые соцветия похожи то ли на пирамиду, то ли на октаэдр, то ли на тот же самый конус.

Самым известным природным шестиугольником являются соты (пчелиные, осиные, шмелиные и т.д.). В отличие от многих других форм, они имеют практически идеальную форму и отличаются только размерами ячеек. Но если обратить внимание, то заметно, что фасетчатые глаза насекомых тоже близки к этой форме.

Еловые шишки очень походи на небольшие цилиндры.

В неживой природе почти невозможно найти идеальные геометрические формы, но многие горы похожи на пирамиды с разным основанием, а песчаная коса напоминает эллипс.

И таких примеров множество.

Я уже рассмотрел золотое сечение. Теперь хочу обратить свое внимание на числа Фибоначчи и другие спирали , которые тесно связаны с золотой пропорцией.

Спирали очень распространены в природе. Форма спирально завитой раковины привлекла внимание Архимеда (рис. 2). Он изучал ее и вывел уравнение спирали. Спираль, вычерченная по этому уравнению, называется его именем. Увеличение ее шага всегда равномерно. В настоящее время спираль Архимеда широко применяется в технике. (рис.7 приложения)

"Золотые" спирали широко распространены в биологическом мире. Как отмечалось выше, рога животных растут лишь с одного конца. Этот рост осуществляется по логарифмической спирали. В книге "Кривые линии в жизни" Т. Кук исследует различные виды спиралей, проявляющихся в рогах баранов, коз, антилоп и других рогатых животных.

Винтообразное и спиралевидное расположение листьев на ветках деревьев подметили давно. Спираль увидели в расположении семян подсолнечника, в шишках сосны, ананасах, кактусах и т.д. Совместная работа ботаников и математиков пролила свет на эти удивительные явления природы. Выяснилось, что в расположении листьев на ветке – филлотаксис, семян подсолнечника, шишек сосны проявляет себя ряд Фибоначчи, а стало быть, проявляет себя закон золотого сечения. Паук плетет паутину спиралеобразно. Спиралью закручивается ураган. Испуганное стадо северных оленей разбегается по спирали.

И, наконец, носители информации – молекулы ДНК – также скручены в спираль. Гете называл спираль «кривой жизни».

Чешуйки сосновой шишки на ее поверхности расположены строго закономерно - по двум спиралям, которые пересекаются приблизительно под прямым углом.

Однако вернемся к одной выбранной спирали – числам Фибоначчи. Это очень интересные числа. Число получается при сложении двух предыдущих. Вот начальные числа Фибоначчи по 144: 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144,… И обратимся к наглядным примерам (слайд 14).

Фракталы были открыты не так давно. Понятие фрактальной геометрии появилось в 70-х годах 20 века. Сейчас фракталы активно вошли в нашу жизнь, и даже развивается такое направление как фрактальная графика. (рис.8, приложения)

В природе фракталы встречаются довольно часто. Однако это явление больше характерно для растений и неживой природы. Например, листья папоротника, зонтичные соцветия. В неживой природе – это разряды молний, узоры на окнах, налипание снега на ветки деревьев, элементы береговой линии и многое другое.

Геометрическая прогрессия.

Геометрическая прогрессия в самом элементарном ее определении – это умножение предыдущего числа на коэффициент.

Эта прогрессия присутствует у одноклеточных организмов. К примеру любая клетка делится на две, эти две делятся на четыре и т.д. То есть это геометрическая прогрессия с коэффициентом 2. А простым языком – количество клеток с каждым делением возрастает в 2 раза.

У бактерий всё точно также. Деление, увеличение популяции вдвое.

Таким образом, я изучил математические закономерности, существующие в природе, и привел соответствующие примеры.

Необходимо отметить, что на данный момент математические законы в природе активно изучаются и даже существует наука, которая называется биосимметрикой. Она описывает намного более сложные закономерности, чем были рассмотрены в работе.

Проведение научного эксперимента.

Обоснование выбора:

В качестве подопытного животного кошка была выбрана по нескольким причинам:

У меня есть кошка дома;

У меня их дома четыре штуки, поэтому полученные данные должны быть более точные, чем при изучении одного животного.

Последовательность эксперимента:

Измерение тела кошки.

Запись полученных результатов;

Поиск математических закономерностей.

Выводы по полученным результатам.

Список того, что надо изучить на кошке:

• Симметрия;
• Золотая пропорция;
• Спирали;
• Углы;
• Фракталы;
• Геометрическая прогрессия.

Изучение симметрии на примере кошки показало, что кошка симметрична. Вид симметрии – осевая, т.е. она симметрична относительно оси. Как было изучено в теоретическом материале, для кошка, как для подвижного животного нехарактерна радиальная, центральная, а также поворотная симметрия.

Для изучения золотой пропорции я сделал замеры тела кошки, сфотографировал ее. Соотношение размера тела с хвостом и без хвоста, тела без хвоста к голове действительно подходят близко в значению золотой пропорции.

65/39=1,67

39/24=1,625

В данном случаенадо учитывать ошибку измерений, относительность длины шерсти. Но в любом случае полученные результаты близки к значению 1,618. (рис. 9, приложение).

Кошка упорно не хотела давать ее измерить, поэтому я постарался ее сфотографировать, составил шкалу золотой пропорции и наложил на фотографии кошек. Некоторые результаты получились очень интересными.

Например:

• высота сидячей кошки от пола до головы, и от головы до «подмышки»;
• «кистевой» и «локтевой суставы»;
• высота сидячей кошки к высоте головы;
• ширина морды к ширине переносицы;
• высота морды к высоте до глаз;
• ширина носа к ширине ноздри;

Спираль у кошки я нашел только одну – это когти. Похожую спираль называют эвольвентой.

В организме кошки можно найти различные геометрические фигуры, но я искал углы. Угловатыми у кошки оказались только уши и когти. Но когти, как я определил раньше – это спирали. Форма ушей больше напоминает пирамиду.

Поиск фракталов на теле кошки не дал результатов, так как у нее нет ничего похожего и делящегося на такие же мелкие детали. Все-таки фракталы больше характерны для растений, чем для животных, тем более млекопитающих.

Но, поразмышляв над данным вопросом, я пришел в выводу, что фракталы в теле кошки есть, но во внутреннем строении. Так как биологию млекопитающих я еще не изучал, я обратился к Интернету и нашел такие рисунки (рис.10, приложения):

Благодаря им я убедился, что кровеносная и дыхательная система кошки ветвятся по закону фракталов.

Геометрическая прогрессия характерна для процесса размножения, но никак не для тела. Арифметическая прогрессия для кошек не характерна, так как кошка рожает определенное количество котят. Геометрическую прогрессию в размножении кошек, наверное, можно найти, но скорее всего там будут какие-то сложные коэффициенты. Объясню свои размышления.

Кошка начинает рожать котят в возрасте от 9 месяцев до 2 лет (все зависит от самой кошки). Период вынашивания – 64 дня. Кошка выкармливает котят около 3 месяцев, поэтому в среднем у нее будет 4 помета в год. Количество котят от 3 до 7. Как вы видите определенные закономерности можно уловить, но это не является геометрической прогрессией. Слишком размытые параметры.

Я получил такие результаты:

В теле кошки присутствуют: осевая симметрия, золотая пропорция, спирали (когти), геометрические формы (пирамидальные уши).

Во внешнем виде отсутствуют фракталы и геометрическая прогрессия.

Внутренне строение кошки относится больше к сфере биологии, но надо отметить, что строение легких и кровеносной системы (как и других животных) подчиняется логике фракталов.

Заключение

В своей работе я исследовал литературу по теме и изучил основные теоретические вопросы. На конкретном примере доказал, что в природе очень многое, если не все подчиняется математическим законам.

Изучив материал, я понял, чтобы понять природу надо знать не только математику, надо изучать алгебру, геометрию и их разделы: стереометрию, тригонометрию и т.д.

На примере домашней кошки я исследовал исполнение математических законов. В результате я получил, что в теле кошки присутствует осевая симметрия, золотая пропорция, спирали, геометрические формы, фракталы (во внутреннем строении). Но при этом не сумел найти геометрическую прогрессию, хотя явно прослеживались некие закономерности в размножении кошек.

И теперь я согласен с фразой:«Природа не настолько глупа, чтобы не подчинить всё законам математики».

Если внимательно посмотреть по сторонам, роль математики в жизни человека становится очевидной. Компьютеры, современные телефоны и прочая техника сопровождают нас каждый день, а их создание невозможно без использования законов и расчетов великой науки. Однако роль математики в и общества не исчерпывается подобным ее применением. Иначе, например, многие деятели искусства могли бы с чистой совестью сказать, что время, посвященное в школе решению задач и доказательству теорем, было потрачено впустую. Тем не менее это не так. Попробуем разобраться, для чего нужна математика.

Основание

Для начала стоит понять, что вообще представляет собой математика. В переводе с древнегреческого само ее название означает «наука», «изучение». В основе математики лежат операции подсчета, измерения и описания форм объектов. на который опираются знания о структуре, порядке и отношениях. Именно они составляют суть науки. Свойства реальных объектов в ней идеализируются и записываются на формальном языке. Так происходит их преобразование в математические объекты. Часть идеализированных свойств становятся аксиомами (утверждениями, не требующими доказательств). Из них затем выводятся другие истинные свойства. Так формируется реально существующего объекта.

Два раздела

Математику можно разделить на две взаимодополняющие части. Теоретическая наука занимается глубоким анализом внутриматематических структур. Прикладная же предоставляет свои модели другим дисциплинам. Физика, химия и астрономия, инженерные системы, прогнозирование и логика используют математический аппарат постоянно. С его помощью делаются открытия, обнаруживаются закономерности, предугадываются события. В этом смысле значение математики в жизни человека невозможно переоценить.

Основа профессиональной деятельности

Без знания основных математических законов и умения ими пользоваться в современном мире становится очень трудно обучаться практически любым профессиям. С цифрами и операциями с ними имеют дело не только финансисты и бухгалтера. Астроном не сможет определить без таких знаний расстояние до звезды и наилучшее время наблюдения за ней, а молекулярный биолог — понять, как бороться с генной мутацией. Инженер не сконструирует рабочую систему сигнализации или видеонаблюдения, а программист не найдет подход к операционной системе. Многие из этих и других профессий без математики просто не существуют.

Гуманитарные знания

Однако не столь очевидна роль математики в жизни человека, например, посвятившего себя живописи или литературе. И все же следы царицы наук присутствуют и в гуманитарных знаниях.

Казалось бы, поэзия — сплошная романтика и вдохновение, в ней нет места анализу и расчету. Однако достаточно вспомнить стихотворные размеры амфибрахий), как приходит понимание, что математика и тут приложила свою руку. Ритм, словесный или музыкальный, также описывается и просчитывается с применением знаний этой науки.

Для писателя или психолога часто важны такие понятия, как достоверность информации, единичный случай, обобщение и так далее. Все они либо напрямую являются математическими, либо строятся на основе закономерностей, разработанных царицей наук, существуют благодаря ей и по ее правилам.

Психология родилась на стыке гуманитарных и естественных наук. Все ее направления, даже те, что работают исключительно с образами, опираются на наблюдение, анализ данных, их обобщение и верификацию. Здесь используется и моделирование, и прогнозирование, и статистические методы.

Со школы

Математика в нашей жизни присутствует не только в процессе освоения профессии и реализации полученных знаний. Так или иначе мы используем царицу наук практически в каждый момент времени. Именно поэтому математике начинают обучать достаточно рано. Решая простые и сложные задачи, ребенок не просто учится складывать, вычитать и умножать. Он медленно, с азов постигает устройство современного мира. И речь тут идет не о техническом прогрессе или умении проверять сдачу в магазине. Математика формирует некоторые особенности мышления и оказывает влияние на отношение к миру.

Самое простое, самое сложное, самое главное

Наверное, все вспомнят хотя бы один вечер за домашним заданием, когда хотелось отчаянно взвыть: «Я не понимаю, для чего нужна математика!», отбросить в сторону ненавистные сложные и нудные задачки и сбежать во двор к друзьям. В школе и даже позже, в институте, заверения родителей и преподавателей «потом пригодится» кажутся надоедливым бредом. Однако они, оказывается, правы.

Именно математика, а затем и физика, учит находить причинно-следственные связи, закладывает привычку искать пресловутое «откуда ноги растут». Внимание, сосредоточенность, сила воли — они также тренируются в процессе решения тех самых ненавистных задачек. Если пойти дальше, то умение выводить следствия из фактов, прогнозировать будущие события, а также делать тоже закладываются во время изучения математических теорий. Моделирование, абстрагирование, дедукция и индукция — все это наук и одновременно способы работы мозга с информацией.

И снова психология

Часто именно математика дарит ребенку откровение, что взрослые не всемогущи и знают далеко не все. Так бывает, когда мама или папа на просьбу помочь решить задачку лишь разводят руками и объявляют о своей неспособности это сделать. И ребенок вынужден сам искать ответ, ошибаться и снова искать. Бывает и так, что родители просто отказываются помочь. «Ты должен сам», — говорят они. И правильно делают. После многочасовых попыток ребенок получит не просто сделанное домашнее задание, но способность самостоятельно находить решения, обнаруживать и исправлять ошибки. И в этом также кроется роль математики в жизни человека.

Конечно, самостоятельность, умение принимать решения, отвечать за них, отсутствие страха перед ошибками вырабатываются не только на уроках алгебры и геометрии. Но эти дисциплины играют в процессе немалую роль. Математика воспитывает такие качества, как целеустремленность и активность. Правда, многое зависит и от учителя. Неправильная подача материала, излишняя строгость и давление могут, наоборот, привить страх перед трудностями и ошибками (сначала на уроках, а потом и в жизни), нежелание высказывать свое мнение, пассивность.

Математика в повседневной жизни

Взрослые люди после окончания университета или колледжа не перестают каждый день решать математические задачи. Как успеть на поезд? Получится ли из килограмма мяса приготовить ужин для десяти гостей? Сколько калорий в блюде? На какое время хватит одной лампочки? Эти и многие другие вопросы имеют прямое отношение к царице наук и без нее не решаются. Получается, математика в нашей жизни незримо присутствует практически постоянно. Причем чаще всего мы этого даже не замечаем.

Математика в жизни общества и отдельного человека затрагивает огромное количество областей. Некоторые профессии без нее немыслимы, многие появились только благодаря развитию отдельных ее направлений. Современный технический прогресс тесно связан с усложнением и развитием математического аппарата. Компьютеры и телефоны, самолеты и космические аппараты никогда бы не появились, не будь людям известна царица наук. Однако роль математики в жизни человека этим не исчерпывается. Наука помогает ребенку осваивать мир, обучает более эффективному взаимодействию с ним, формирует мышление и отдельные качества характера. Впрочем, сама по себе математика не справилась бы с такими задачами. Как было сказано выше, огромную роль играет подача материала и особенности личности того, кто знакомит ребенка с миром.