輸入任意函數,立刻看到它的形狀。最多可以用三種顏色同時畫三條曲線來比較,拖動追蹤點從曲線上讀出數值,並看看每條曲線在哪裏穿過零點。
分形樹
關於這個模擬實驗
此模擬以一條簡單規則建構樹:每條樹枝分叉為兩條較短的樹枝,並不斷重複。學生可把深度設為 1 至 10、設定分叉角及長度比 r,並可開啟風擺效果。讀數會顯示深度 n 的末梢數目、樹枝總數及樹枝總長度。樹木在每一層都以黃金角扭轉,因此能填滿三維空間。老師可借此教授自相似性、二的冪次及等比級數。
學生可以探索什麼
- 把「深度」由 1 提高至 10,觀察「末梢」讀數每次都加倍。
- 核實「所有樹枝」等於二的 n+1 次方減一。
- 改變「分叉角」,描述樹的形狀如何改變。
- 把「長度比 r」設為高於 0.5,並觀察「樹枝總長度」讀數。
- 開啟或關閉「風擺」,看看角度如何逐層移動。
學習目標
- 1描述分形中的自相似性。
- 2利用二的冪次,預測某一深度的末梢和樹枝數目。
- 3解釋長度比如何以等比級數的方式影響樹枝總長度。
- 4探究角度和比例如何改變樹的形狀。
教師常問的問題
分形樹模擬免費使用嗎?
是的。它完全免費,可在任何現代網頁瀏覽器上運行,包括互動電子白板、平板電腦、Chromebook 和手機。無需安裝,亦無需註冊或建立帳戶。
什麼令一棵樹成為分形?
每條樹枝都是整棵樹的較小副本。放大任何一條樹枝,都會看到相同的分叉模式,這稱為自相似性。
深度 n 時有多少條樹枝?
末梢共有二的 n 次方個,樹枝總數則為二的 n+1 次方減一。在深度 10 時,即有 1,024 個末梢及 2,047 條樹枝。
我怎樣使用分形樹模擬?
由深度 1 開始,每次增加一層,並記錄末梢和樹枝數目。然後改變角度和比例,描述新的形狀。
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更多互動科學模型
由模型到紀錄
為這個模擬實驗配一份可列印工作紙
學生探索之後,用工作紙記錄他們的預測、觀察和解釋。
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