Метод золотого сечения

                                                           Курсанты Коньякова А.А., Мажуха А.И.

                                           Филиал Новороссийской Морской                              

                                 Государственной Академии   

                                  им. Адмирала Ф.Ф.Ушакова 

                      в г. Ростове-на-Дону 

     МЕТОД ЗОЛОТОГО СЕЧЕНИЯ. 

     Введение.

     Правильные  многоугольники привлекали внимание древнегреческих  учёных ещё задолго да Архимеда. Эмблема Пифагорейцев - пятиконечная звезда, которая выглядела как  деление окружности на равные части, то есть правильно вписанный многоугольник. Дюрер приводит теоретически точный способ построения правильного пятиугольника.

     Интерес Дюрера к построению правильных многоугольников  отражает использование их в Средние  века в арабских и готических орнаментах, а после изобретения огнестрельного оружия - в планировке крепостей.

 Средневековые  способы построения правильных  многоугольников носили приближенный  характер, но были простыми: предпочтение  отдавалось способам построения, не требующим даже изменять  раствор циркуля. Леонардо да  Винчи также много писал о  многоугольниках, но именно Дюрер,  а не Леонардо, передал средневековые  способы построения потомкам. Дюрер  предложил Евклидовым способом  построение правильного пятиугольника.

      Так как Евклидово построение включает в себя деление отрезка прямой в среднем и крайнем отношении, названное впоследствии золотым сечением и привлекавшим к себе внимание художников и архитекторов на протяжении нескольких столетий.

Точка В делит отрезок АВЕ в среднем и крайнем отношении или образует золотое сечение, если отношение большей части отрезка к меньшей равно отношению всего отрезка к большей части.

                                                АВ/ВЕ= АВ/АЕ

Если  положить АВ=а, а ВЕ=а/Ф так, чтобы золотое отношение было равно АВ/ВЕ=Ф, то получается соотношение

                  Ф = 1+1/Ф

То есть Ф удовлетворяет уравнению

                  Ф²- Ф-1=0

Это уравнение  имеет один положительный корень

                  Ф=(√5+1)/2=1.618034….

Заметим, что 1/Ф = (√5 -1)/2, так как (√5-1)(√5+1) =5-1=4. За 1/Ф принято считать φ=0.618034….

Ф и φ - прописная и строчная формы греческой буквы "фи".  

Такое обозначение принято в честь  древнегреческого скульптора Фидия. Он

руководил строительством храма Парфенон в  Афинах. В пропорциях этого храма  многократно присутствует число  φ.  

История золотого сечения.

Принято считать, что понятие о золотом  делении ввел Пифагор. 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 Рамсеса, 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  же были искусными геометрами. Даже арифметике обучали своих  детей при помощи геометрических  фигур. Квадрат Пифагора и диагональ  этого квадрата были основанием для построения динамических прямоугольников.

     Платон  также знал о золотом делении. Парфенон имеет 8 колонн по коротким сторонам и 17 по длинным. Отношение высоты здания к его длине равно 0,618. Если произвести деление Парфенона по «золотому  сечению», то получим те или иные выступы фасада. При его раскопках  обнаружены циркули, которыми пользовались архитекторы и скульпторы античного  мира. В Помпейском циркуле также  заложены пропорции золотого  деления.

     Впервые золотое деление упоминается  в "Началах" Евклида. В них  дается геометрическое построение золотого деления. После Евклида исследованием  золотого деления занимались Гипсикл,  Папп. В средневековой Европе с золотым делением познакомились по арабским переводам "Начал" Евклида, благодаря переводам Дж. Кампано.

      Леонардо  да Винчи задумал и начал писать книгу по геометрии, но в это время  появилась книга монаха Луки Пачоли, и Леонардо оставил свою затею. Пачоли понимал значение науки для искусства. В 1509 г. в Венеции была издана книга Луки Пачоли "Божественная пропорция" с иллюстрациями, ввиду чего полагают, что их сделал Леонардо да Винчи.

      Леонардо  да Винчи производил сечения стереометрического тела, образованного правильными  пятиугольниками, и получал прямоугольники с отношениями сторон в золотом  делении. Поэтому он дал этому  делению название золотое сечение.

     Построение  ряда отрезков золотой пропорции  можно производить как в сторону  увеличения (возрастающий ряд), так  и в сторону уменьшения (нисходящий ряд).

       Если на прямой произвольной  длины, отложить отрезок m(φ), рядом откладываем отрезок M. На основании этих двух отрезков выстраиваем шкалу отрезков золотой пропорции восходящего и нисходящего рядов.

     Вновь "открыто" золотое сечение было в середине XIX в. В 1855 г. немецкий исследователь золотого сечения профессор Цейзинг опубликовал свой труд "Эстетические исследования".

   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". 

     Построение  пропорции.

     Здесь приводится построение точки Е, делящий отрезок прямой в пропорции золотое сечение.

     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. Именно эти отрезки использовал Евклид при построении правильного пятиугольника, т.к. каждая из сторон пятиугольной звезды делится другими именно в такой пропорции.

      Второе  золотое сечение.

      Пропорция «Второго золотого сечения» обнаружена в архитектуре, а также имеет  место при построении композиций изображений удлиненного горизонтального  формата.

     Деление осуществляется следующим образом. Отрезок АВ делится в пропорции золотого сечения. Из точки С восставляется перпендикуляр СD. Радиусом АВ находится точка D, которая соединяется линией с точкой А. Прямой угол АСD делится пополам. Из точки С проводится линия до пересечения с линией AD. Точка Е делит отрезок AD в отношении 56 : 44.

     На  рисунке показано положение линии  второго золотого сечения. Она находится  посередине между линией золотого сечения  и средней линией прямоугольника.

     Таким образом было доказано, что разделить отрезок в крайнем и среднем отношении можно не единственным способом.

      При помощи «золотого сечения» были построены  такие «золотые фигуры», как золотой  прямоугольник, золотой треугольник, золотая спираль Архимеда. Мы расскажем  об одной из них: «о золотой спирали  Архимеда».

Спираль Архимеда.

        Последовательно отсекая от золотых  прямоугольников квадраты до  бесконечности, каждый раз соединяя  противоположные точки четвертью  окружности, мы получим довольно  изящную кривую. Первым внимание  на неё обратил древнегреческий  ученый Архимед, имя которого она и носит.

В настоящее  время спираль Архимеда широко используется в технике.

Золотое сечение в живописи.

      Портрет Монны Лизы (Джоконды) долгие годы привлекает внимание исследователей, которые обнаружили, что композиция рисунка основана на золотых треугольниках, являющихся частями правильного звездчатого пятиугольника..

  Также пропорция золотого сечения проявляется  в картине Шишкина.  На этой знаменитой картине И. И. Шишкина с очевидностью просматриваются мотивы золотого сечения. Ярко освещенная солнцем сосна (стоящая  на первом плане) делит длину картины  по золотому сечению. Справа от сосны - освещенный солнцем пригорок. Он делит  по золотому сечению правую часть  картины по горизонтали.

  В картине  Рафаэля "Избиение младенцев" просматривается  золотая спираль. На подготовительном эскизе Рафаэля проведены красные  линии, идущие от смыслового центра композиции - точки, где пальцы воина сомкнулись вокруг лодыжки ребенка - вдоль фигур  ребенка, женщины, прижимающей его  к себе, воина с занесенным мечом  и затем вдоль фигур такой  же группы в правой части эскиза. Неизвестно, строил ли Рафаэль золотую  спираль или чувствовал её. 

  Пирамиды  золотого сечения.

  Широко  известны  медицинские свойства пирамид, особенно золотого сечения. По некоторым наиболее распространенным мнениям, комната, в которой находится  такая пирамида, кажется больше, а воздух - прозрачнее. Сны начинают запоминаться лучше.   Также известно, что золотое сечение широко применялась  в архитектуре и скульптуре. Примером тому стали: Пантеон и Парфенон в  Греции, здания архитекторов Баженова и Малевича.

  Заключение.

  Необходимо  сказать, что золотое сечение  имеет большое применение в нашей  жизни. Было доказано, что человеческое тело делится в пропорции золотого сечения линией пояса. На летательных аппаратах с электромагнитными источниками энергии создаются прямоугольные ячейки с пропорцией золотого сечения. Благодаря золотому сечению был открыт пояс астероидов между Марсом и Юпитером – по пропорции там должна находиться ещё одна планета.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Научный руководитель:

                                                                  Сахарова Л.В.