3.
Шкала золотых отрезков
№ 1. Дан единичный отрезок.
Построить отрезок, длина которого равна .
Решение.
Пусть АВ = 1. Отметим на нем точку М, делящую отрезок АВ в
золотом отношении (рис. 7), причем АМ = φ. На отрезке АМ как на
катете строим прямоугольный треугольник АМС с гипотенузой АС,
равной 1. Тогда катет МС - искомый. Действительно, по теореме Пифагора , так как 1 - φ2 = φ (свойство
2 числа φ).
№ 2. На отрезке АВ
отмечены точки М и N так, что М делит
АN в золотом отношении, а N делит МВ в золотом отношении, причем AM
> MN > NB
(рис.8). Доказать, что М – середина АВ.
Решение.
1-й способ. Так как точка М делит отрезок АN в золотом отношении и AM > MN, то . А так как точка N делит отрезок МВ в золотом отношении и MN > NB, то .
Тогда , откуда следует, что АМ
= МВ, то есть М – середина АВ.
2-й способ. Пусть АМ = 1, тогда МN = φ, а NB = φMN = φ2. Известно, что φ + φ2 = 1, следовательно, MB = MN + NB = φ
+ φ2 = 1 = АM, то есть М – середина АВ. Ч.т.д.
№ 3. Дан отрезок АВ. Отметить на нем точку М
так, чтобы .
Решение. Точка М
не может быть серединой отрезка АВ (рис. 9), так как в этом случае , а
Пусть точка М расположена ближе к точке
А, чем к В, и С – середина отрезка АВ (рис.10).
Данное равенство
перепишем в виде: .
Имеем: ,
тогда (АС –
МС)(АС + МС) = φ · АС2,
АС2 – МС2 = φ · АС2,
МС2 = (1 – φ)
АС2,
а так как 1 – φ
= φ2, то
МС = φ АС.
Это значит, что
точка М делит отрезок АС в золотом отношении.
Задача имеет и
второе решение.
Если предположить,
что точка М ближе в В, чем к А (рис.11), то, рассуждая
аналогично, получим: точка М делит отрезок ВС в золотом
отношении.
Ответ: искомая
точка М делит одну из половин данного отрезка в золотом отношении, при
этом расположена ближе к концу отрезка, чем к его середине.
Из
задач № 2 и № 3 следует интересное свойство золотых отрезков. Если к отрезку АВ,
длина которого равна 1, прибавить его золотую часть φ - отрезок ВС
(рис. 12), к нему его золотую часть – отрезок СD (его длина равна φ2) и так далее, то получится шкала
отрезков золотого отношения, иначе говоря, шкала золотых отрезков.
При
этом В – середина АD, С – середина ВЕ, D – середина СF, Е – середина DG
и т.д. Последовательность длин отрезков золотого отношения имеет вид: 1; φ;
φ2; φ3; φ4;…
№ 4. Найти сумму длин
отрезков золотой шкалы.
Решение.
Пусть первый отрезок золотой шкалы равен 1, тогда следующие за ним отрезки
имеют длины φ; φ2; φ3; φ4;…(рис.12).
Последовательность 1; φ; φ2; φ3; φ4;…является
бесконечной убывающей геометрической прогрессией, знаменатель которой равен φ,
φ < 1. Сумму длин отрезков золотой шкалы найдем по формуле , где b1 = 1, q = φ. Итак,
Ответ: 2 + φ.
Шкалу золотых
отрезков можно получить не только добавлением к данному, но и отсечением от
него его золотой части. На рисунке 13 АВ = 1, АМ = φ, МК =
φ2, КР = φ3.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.