해바라기 속의 피보나치
학습 목표
- 한 바퀴의 분수만큼 돌리면 왜 바큇살이 생기는지 알기
- 황금비를 피보나치 수의 비의 극한으로 만나기
- 황금각이 꽃을 고르게 채우는 이유 설명하기
영상 보기 전: 예측하기
씨앗을 하나씩 놓는데, 각 씨앗을 앞 씨앗에서 같은 각도만큼 돌려요. 반 바퀴(180°)씩 돌리면 어떤 모양이 될까요? 3분의 1바퀴(120°)씩이라면요?
영상
Why Does a Sunflower Have 21 and 34 Spirals? · hypnoticpatterns.doner.cloud/short/why-does-a-sunflower-have-21-and-34-spirals
분 단위 수업 흐름
| 5 min | 예측하기: 180°와 120°를 스케치하고, ‘가장 좋은’ 각도가 무엇일지 추측해 보게 해요. |
|---|---|
| 3 min | Short “Why do sunflowers turn every seed 137.5°?”를 봐요(영어로 되어 있지만, 그림이 스스로 말해 줘요). |
| 20 min | 세 단계 활동지. |
| 10 min | 토론: 아래 질문. |
| 7 min | 라이브 데모: 칠판에서 137.5°, 그다음 144°와 135°. 바큇살을 함께 세어요. |
활동지
기초
180°는 한 바퀴의 몇 분의 몇일까요? 120°는? 144°는? 135°는?
정답: 1/2, 1/3, 2/5, 3/8.
이 각도들은 각각 곧은 바큇살을 몇 개 만들까요?
정답: 2, 3, 5, 8개: 분수의 분모예요.
한 바퀴의 분수만큼 돌리면 왜 언제나 바큇살이 생길까요?
정답: 분모만큼의 씨앗을 놓고 나면 돌린 양을 모두 합친 것이 정수 바퀴가 되어, 다음 씨앗이 다시 첫 번째 바큇살 위에 놓여요.
기본
8/5, 13/8, 21/13, 34/21, 55/34를 소수 셋째 자리까지 계산해 보세요. 무엇을 알 수 있나요?
정답: 1.600, 1.625, 1.615, 1.619, 1.618: 비가 양쪽에서 번갈아 황금비 φ ≈ 1.618에 다가가요.
φ = 1.618034로 360° ÷ φ²를 계산해 보세요.
정답: 360 ÷ 2.618034 ≈ 137.5°.
황금각은 한 바퀴의 0.381966이에요. 13, 21, 34를 곱해 보세요. 각각 정수에서 얼마나 떨어져 있나요?
정답: 4.9656, 8.0213, 12.9868: 0.034, 0.021, 0.013바퀴 떨어져 있어요. 21개나 34개 떨어진 씨앗들이 거의 한 줄로 서서 나선을 만들어요.
도전
φ² = φ + 1을 써서 360° × (1 − 1/φ) = 360° ÷ φ²임을 보이세요.
정답: φ² = φ + 1을 φ로 나누면 φ = 1 + 1/φ, 그러니 φ − 1 = 1/φ. 따라서 1 − 1/φ = (φ − 1)/φ = (1/φ)/φ = 1/φ².
해바라기에는 왜 나선이 20개와 30개가 아니라 21개와 34개 보일까요?
정답: 나선은 거의 한 줄로 서는 씨앗들 사이에 생기는데, 황금각에서는 그런 씨앗들이 피보나치 수만큼 떨어져 있어요: 13, 21, 34, 55…
토론
- 씨앗 사이에 빈틈을 남기지 않으면 식물에게 어떤 이득이 있을까요?
- 한 바퀴의 어떤 분수도 황금각만큼 잘할 수 없는 이유는 무엇일까요?
- 피보나치 수를 또 어디에서 만나 봤나요?
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