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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. 1描述分形中的自相似性。
  2. 2利用二的冪次,預測某一深度的末梢和樹枝數目。
  3. 3解釋長度比如何以等比級數的方式影響樹枝總長度。
  4. 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。

嵌入這個模擬實驗

免費嵌入你的學習平台、網誌或班級網頁。

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繼續探索

由模型到紀錄

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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