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數學

黃金比例計算機(φ)

黃金比例 φ = (1 + √5) ⁄ 2 ≈ 1.6180339887 係古希臘 Euclid 第 VI 卷已研究嘅幾何比例,特性係將一段長度分成兩部分 a > b 滿足 a ⁄ b = (a + b) ⁄ a。本工具雙向支援:輸入總長度即時得出兩段;或輸入兩段返推實際比例同 φ 嘅偏差(百分比同等級)— 設計排版、攝影構圖、Fibonacci 序列教學常用。

Long part a = L ⁄ φ

61.80339887

Short part b = L ⁄ φ²

38.19660113

Ratio a ⁄ b

1.61803399

φ = (1 + √5) ⁄ 2 ≈ 1.6180339887; defining condition a ⁄ b = (a + b) ⁄ a. Common in design, layout, photography and nature (nautilus shells, sunflowers).

Formula

φ = (1 + √5) ⁄ 2 ≈ 1.6180339887498949 φ² = φ + 1 → 1 ⁄ φ = φ − 1 ≈ 0.6180339887 L = a + b,當 a ⁄ b = φ 時:a = L ⁄ φ,b = L ⁄ φ² = L − a

Frequently asked

點解 φ 出現喺斐波那契數列嘅相鄰比?

Fibonacci 序列由 F_{n+1} = F_n + F_{n−1} 定義(F₁=1, F₂=1, F₃=2, F₄=3, …)。將遞推式兩邊除以 F_n:F_{n+1}/F_n = 1 + F_{n−1}/F_n。當 n 增大,假設比 F_{n+1}/F_n 收斂到極限 r,則 F_{n−1}/F_n → 1/r,所以 r = 1 + 1/r,化簡得 r² = r + 1 — 正係 φ 嘅定義方程,正根 r = (1+√5)/2 = φ。負根 −1/φ 對應另一個 Lucas 序列嘅交替版本。這個收斂速度極快:到 F₁₀/F₉ = 55/34 已經同 φ 相差 0.001 左右。

φ 真係好「美學」?我用佢做版面係咪就會靚啲?

心理學文獻嘅結論係:人類確實對 1.5–1.7 嘅長寬比有輕微偏好(喺強迫選擇嘅實驗中),但峰值唔係 φ 本身,而且效應大細只有幾個百分點,遠唔及文字、顏色、間距嘅影響。Green (1995) 同 Boselie (1992) 等實證研究都指出 φ 嘅「美學優勢」被誇大;歷史上達文西、達利等用 φ 嘅故事亦多屬後人附會,而非藝術家當年嘅明確設計準則。實用建議:將 φ 視為一個方便嘅起點比例,例如將圖文分割成 1.618 : 1,但唔好迷信。其他常用比例(√2 ≈ 1.414 嘅 A4、3:2 嘅 35mm、16:9 嘅顯示器)都係好嘅選擇。真正影響觀感嘅係字距、層級、留白、對齊 — 用 φ 唔會自動補救呢啲基本錯誤。

黃金螺線同對數螺線、鸚鵡螺殼究竟係咪同一件事?

兩個概念不同但相關。對數螺線(logarithmic spiral)係極坐標下 r = a·e^(b·θ) 嘅曲線,其特性係喺任何半徑上嘅切線與半徑成定角,所以放大或縮小後仍然係同一條曲線(自相似)。黃金螺線係對數螺線嘅特例:當每旋轉 90° 半徑增大 φ 倍,即 b = (ln φ)/(π/2)。生物界嘅鸚鵡螺殼確實接近對數螺線(這是發育中保持外形比例所需嘅最簡單形態),但實際測量顯示其增長因子大約係 1.33 左右,明顯小於 φ;換言之鸚鵡螺殼係「對數螺線」但唔係「黃金螺線」。同類錯誤亦見於向日葵、貝殼、銀河系等「自然界遵循黃金比例」嘅普及說法 — 大部分時候只是對數螺線嘅自然出現,並冇 φ 嘅特殊角色。

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