ひまわりの中のフィボナッチ
ねらい
- 1回転の分数が、どのように筋をつくるかを理解する
- フィボナッチ数の比の極限として黄金比に出会う
- 黄金角がなぜ花を均等に埋めるのかを説明する
動画の前に:予想する
種をひとつずつ、どれもひとつ前の種から同じ角度だけ回して置いていきます。半回転(180°)ではどんな形になるでしょうか?3分の1回転(120°)では?
動画
Why Does a Sunflower Have 21 and 34 Spirals? · hypnoticpatterns.doner.cloud/short/why-does-a-sunflower-have-21-and-34-spirals
授業の流れ(分ごと)
| 5 min | 予想:180°と120°のスケッチ。「いちばんよい」角度を予想してもらいます。 |
|---|---|
| 3 min | Short「Why do sunflowers turn every seed 137.5°?」を見ます(英語ですが、映像だけで伝わります)。 |
| 20 min | 3つのレベルのワークシート。 |
| 10 min | 話し合う:下の問い。 |
| 7 min | ライブデモ:137.5°、次に144°と135°を黒板に映し、いっしょに筋を数えます。 |
ワークシート
スタート
180°は1回転のどれだけの分数ですか?120°は?144°は?135°は?
答え: 1/2、1/3、2/5、3/8。
これらの角度は、それぞれ何本のまっすぐな筋をつくりますか?
答え: 2本、3本、5本、8本。分数の分母の数です。
1回転の分数が、いつも筋をつくるのはなぜですか?
答え: 分母と同じ数の種を置くと、回した角度の合計が整数回の回転になるので、次の種はまた最初の筋に乗るからです。
基本
8/5、13/8、21/13、34/21、55/34 を小数第3位まで計算しましょう。何に気づきますか?
答え: 1.600、1.625、1.615、1.619、1.618。比は両側から黄金比 φ ≈ 1.618 に近づいていきます。
φ = 1.618034 として、360° ÷ φ² を計算しましょう。
答え: 360 ÷ 2.618034 ≈ 137.5°。
黄金角は1回転の0.381966です。13、21、34を掛けましょう。それぞれ整数からどれだけ離れていますか?
答え: 4.9656、8.0213、12.9868。それぞれ1回転の0.034、0.021、0.013だけ離れています。21個や34個離れた種はほぼ一列に並び、それがらせんをつくります。
チャレンジ
φ² = φ + 1 を使って、360° × (1 − 1/φ) = 360° ÷ φ² を示しましょう。
答え: φ² = φ + 1 をφで割ると φ = 1 + 1/φ なので、φ − 1 = 1/φ。すると 1 − 1/φ = (φ − 1)/φ = (1/φ)/φ = 1/φ²。
ひまわりに見えるらせんが、20本と30本ではなく21本と34本なのはなぜですか?
答え: らせんはほぼ一列に並ぶ種どうしのあいだに現れ、黄金角の場合、それはフィボナッチ数だけ離れた種どうしだからです:13、21、34、55…
話し合う
- 種と種のあいだにすき間を残さないことは、植物にとってなぜ得になるのでしょうか?
- 1回転のどんな分数も、黄金角ほどうまくいかないのはなぜでしょうか?
- ほかにどこでフィボナッチ数に出会ったことがありますか?
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