追光 | 在“π日”一起打開“體育數學派”

3月14日

本是一個尋常的日子

卻因與一個符號結緣而變得有趣起來

在2019年11月

聯合國教科文組織將這一天定為國際數學日

也就是人們常説的“π日”

以此來致敬

3.1415926……(小編只能背到這裏了)

的圓周率

追光 | 在“π日”一起打開“體育數學派”

數學世界裏的常數並不鮮見

但以“π”作為國際數學日的淵源

就能看出圓周率與這個世界的聯繫

實在太過密切

小到量子、大到行星

都擺脱不了圓周率

追光 | 在“π日”一起打開“體育數學派”

數學已滲透進日常生活

更在一定程度上“主宰”了體育世界

當然,我們今天不去探討

游泳池裏一邊灌水一邊放水

這種“燒腦”問題

畢竟這對游泳或跳水運動員的身體安全不利

而是從“π”出發

來揭開體育中的數學之美

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根據國際足聯標準

室外標準足球(5號球)的周長

在68cm至70cm之間

國際籃聯的規定中

標準男子籃球(7號球)的周長

介於75cm至77cm之間

用上“π”就能算出半徑

然而為何兩者都是範圍而非定值?

因為它們都是由皮革或橡膠拼制而成

尤其是早期採取手工製作

表面更有明顯的深淺區別

在不同位置測量則尺寸不同

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當然這不妨礙當“圓月彎刀”或“撤步勾手”

劃出美妙拋物線時帶給人的極致愉悦

放眼各種球類運動

打出完美的旋轉與弧度

都是制勝秘訣

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羅·卡洛斯的無解任意球就很有“π”頭

比賽場地上的“π”就更顯而易見

足球場上以禁區內的點球點為圓心

10碼(約9.15米)為半徑畫圓

突出禁區的那部分就是弧頂

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總在弧頂區域完成“絕殺”的伊涅斯塔

兩個弧頂加上中圈

相當於在矩形的球場中嵌上了三個

明顯或暗含的大圓

在線條上極具美感和動感

正如古希臘哲學家、數學家普羅克洛斯所説

“哪裏有數字,哪裏就有美。”

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足球場與籃球場都是“方”“圓”對稱

足球場外圈的田徑跑道同樣有值得説道的地方

兩個直道與兩個半圓的彎道組合

其中彎道的半徑每增加一米

長度就會增加約6.28米

而直道的距離則會相應縮短

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為了保證賽道設計

對擅長直道和彎道的選手都儘量公平

國際田聯將標準跑道的半徑定為36.500米

精確到小數點後三位

這就很值得運動員點贊

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直道?彎道?“雙料王者”表示並不在乎

圓周率所帶來的美感

也是圖像設計中出新出彩的竅門

比如東京奧運會、殘奧會的主視覺會徽

都是用聯結在一起的45個四邊形“化直為曲”

給人帶來圓形的錯覺

這與中國古人所説的

“乾坤方圓,非規矩之功”

有異曲同工之妙

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這些都還只是數學在體育中應用的冰山一角

從做動作時的幅度、角度、力度

到難度和成功率間的取捨“博弈”

再到抽籤、分組的排列組合

賽場上瞬息萬變的情勢

背後都有數學可以解釋與分析

也都可能成為某次高考、中考題的材料

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別光看着樂呵,來個隨堂測驗

而隨着體育的日臻科學化

利用數學模型實現信息採集和分析

為選手提供訓練和比賽時的指導

為一般人觀賞體育、參與健身提供更多便捷

都不再是新鮮事

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人工智能的算法基礎是數學

笛卡爾説“音樂之美就是數學之美”

其實

體育之美中又何嘗沒有數學之美

和諧、優雅、純粹

這迷人的“體育數學派”

留待更多有心人在享受運動快樂的同時

去分析、去挖掘

文案:鄭昕、王浩明

編輯:高萌、王沁鷗

部分圖片來自網絡

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