观电影《达芬奇密码》浅谈其中的数学理念

《达芬奇密码》中的数学文化

一、神奇的密码

相信在场的大多数同学都看过电影《达芬奇密码》吧，这部由美国惊险侦探小说作家丹〃布朗的同名小说改编的电影中的有一个情节相信大家都不会忘记。馆长被杀后的在地上留了一串数字13-3-2-21-1-1-8-5和两行文字：(1)O,Draconian devil!（啊，严酷的魔王！），(2)Oh,Lame Saint!（哦，瘸腿的圣徒！），我们仔细观察这组数字和两行文字就不难推算出Leonardo da Vinci!（列昂纳多.达.芬奇！）The Mona Lisa!（蒙娜丽莎！）这两条对于破案有重要作用的线索。下面给出上述结果的简单推理：首先我们观察这串数字，不难发现这其实是著名的“菲波那契数列”的前8项，1-1-2-3-5-8-13-21，那么这组数列的意图就是馆长告诉他的孙女，要把这两句话的字母重新排列组合，Leonardo da Vinci!（列昂纳多.达.芬奇！）就是: (1)里的最后一个字母L，倒数第四个E，正数第一个字母O，正数第七个字母N，正数第九个A，正数第三个R，正数第二个D，正数第六个O，倒数第五个D，倒数第七个A，倒数第三个V，倒数第二个I，倒数第六个N，正数第五个C ，倒数第八个I连起来, 你会发现由第一个英文句子,O,Draconian devil!（啊，严酷的魔王！）中的字母从新组合所变成的就是：Leonardo da Vinci!（列昂纳多.达.芬奇！）。将第二个英文句子中的字母从新排列,将: (2)

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中的倒数第一字母T 正数第二个字母H，正数第六个字母E，正数第五个字母M，正数第一个字母O ，倒数第二个字母N，倒数第四个字母A，正数第三个字母L ，倒数第三个字母I ，倒数第五个字母S ，正数第四个字母A。连起来就是:The Mona Lisa!（蒙娜丽莎！）。

二、菲波那契数列与黄金分割

那么这个“菲波那契数列”究竟有什么研究价值呢？这里我们就要提到黄金分割，把一条线段分割为两部分，使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。其比值是一个无理数，取其前三位数字的近似值是0.618。由于按此比例设计的造型十分美丽，因此称为黄金分割，也称为中外比。这是一个十分有趣的数字，我们以0.618来近似，通过简单的计算就可以发现： 1/0.618=1.618 (1-0.618)/0.618=0.618

这个数值的作用不仅仅体现在诸如绘画、雕塑、音乐、建筑等艺术领域，而且在管理、工程设计等方面也有着不可忽视的作用。

菲波那契数列与黄金分割有什么关系呢？经研究发现，相邻两个菲波那契数的比值是随序号的增加而逐渐趋于黄金分割比的。即f(n)/f(n-1)-→0.618…。由于菲波那契数都是整数，两个整数相除之商是有理数，所以只是逐渐逼近黄金分割比这个无理数。但是当我们继续计算出后面更大的菲波那契数时，就会发现相邻两数之比确实是非常接近黄金分割比的。

一个很能说明问题的例子是五角星/正五边形。五角星是非常美丽的，我们的国旗上就有五

颗，还有不少国家的国旗也用五角星，这是为什么？因为在五角星中可以找到的所有线段之间的长度关系都是符合黄金分割比的。正五边形对角线连满后出现的所有三角形，都是黄金分割三角形。由于五角星的顶角是36度，这样也可以得出黄金分割的数值为2Sin18 。黄金分割点约等于0．618：1 是指分一条线段为两部分，使得原来线段的长跟较长的那部分的比为黄金分割的点。线段上有两个这样的点。利用线段上的两黄金分割点，可做出正五角星，正五边形。

2000多年前,古希腊雅典学派的第三大算学家欧道克萨斯首先提出黄金分割。所谓黄金分割，指的是把长为L的线段分为两部分，使其中一部分对于全部之比，等于另一部分对于该部分之比。而计算黄金分割最简单的方法，是计算斐波那契数列1，1，2，3，5，8，13，21，...后二数之比2/3,3/5,4/8,8/13,13/21,...近似值的。

黄金分割在文艺复兴前后，经过阿拉伯人传入欧洲，受到了欧洲人的欢迎，他们称之为“金法”，17世纪欧洲的一位数学家，甚至称它为“各种算法中最可宝贵的算法”。这种算法在印度称之为“三率法”或“三数法则”，也就是我们现在常说的比例方法。

其实有关“黄金分割”，我国也有记载。虽然没有古希腊的早，但它是我国古代数学家独立创造的，后来传入了印度。经考

证。欧洲的比例算法是源于我国而经过印度由阿拉伯传入欧洲的，而不是直接从古希腊传入的。因为它在造型艺术中具有美学价值，在工艺美术和日用品的长宽设计中，采用这一比值能够引起人们的美感，在实际生活中的应用也非常广泛，建筑物中某些线段的比就科学采用了黄金分割，舞台上的报幕员并不是站在舞台的正中央，而是偏在台上一侧，以站在舞台长度的黄金分割点的位置最美观，声音传播的最好。就连植物界也有采用黄金分割的地方，如果从一棵嫩枝的顶端向下看，就会看到叶子是按照黄金分割的规律排列着的。在很多科学实验中，选取方案常用一种0.618法，即优选法，它可以使我们合理地安排较少的试验次数找到合理的西方和合适的工艺条件。正因为它在建筑、文艺、工农业生产和科学实验中有着广泛而重要的应用，所以人们才珍贵地称它为“黄金分割”。三、黄金分割的发现历史

黄金分割…Golden Section‟是一种数学上的比例关系。黄金分割具有严格的比例性、艺术性、和谐性，蕴藏着丰富的美学价值。应用时一般取1.618 ，就像圆周率在应用时取3.14一样。由于公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派研究过正五边形和正十边形的作图，因此现代数学家们推断当时毕达哥拉斯学派已经触及甚至掌握了黄金分割。

公元前4世纪，古希腊数学家欧多克索斯第一个系统研究了这一问题，并建立起比例理论。

公元前300年前后欧几里得撰写《几何原本》时吸收了欧多克索斯的研究成果，进一步系统论述了黄金分割，成为最早的有关黄金分割的论著。

中世纪后，黄金分割被披上神秘的外衣，意大利数家帕乔利称中外比为神圣比例，并专门为