计算一棵树树叶的数量以及质量,根据叶镶嵌原理,我们将一棵树的树叶分成n层,并且假设树的轮廓近似为一个圆锥形,如图所示:圆锥侧面展开之后成为一个扇形,假设每一层的树叶相邻排列,并且每片树叶形状相同大小相等,那么树叶覆盖扇面的方式如下图所示:,圆锥表面与阳光强度最大时(即正午)直照光相垂直,此时阳光照射方向与水平方向的夹角为(即太阳高度角)
这种关系可以用下图来表示:假设每一层树叶与圆锥表面平行
这样每一层树叶形成了以为底面半径,为高的圆锥体
假设每一层的底面半径从外向内等差递减,即(d为常数),即
那么每层圆锥体除底表面积为
假设在阳光最大位置时,照在外层圆锥除底表面的平均光照强度为,那么第一层的光照总强度为θ
根据假设光照到树叶上被完全吸收和反射,由于从上一层透过来的日光可以看做一个有一个均匀分布的光源群,根据无影灯原理,可以认为每一层的日光照射都是均匀分布的
从而我们知道由外向内的第二层总光照强度为,其中,第一层的叶子数;第二层总光照强度为,其中,第二层的叶子数;这样每一层的光照总强度为,每一层的平均光照强度为
那么我们假设只要有且第层的圆锥的体积应该大于或者等于树木的体积而第层的圆锥的体积应该小于或者等于树木的体积
那么树叶就可以生长
下面计算每一层的树叶数:将每一层圆锥展开,成为一个扇形,扇形半径为,则每一层的树叶数为,其中
那么一棵树的树叶的总质量为:,其中代表树的高度,代表树冠底面距离地面的高度(即主干高)
模型的关键是得到树叶的层数,这个要考虑体积的原因
这样就可以得到,树叶的总质量,与树的尺寸特征(高度、质量、体积)是有联系的
)女贞叶树叶成卵形或卵状披针形,可近似看作为标准椭圆形,长5~14cm,宽3
5~6cm,在我们学校中,抽取5棵大致相同的大女贞树进行测量,得到它们的叶子大小、树高、主干高、胸径的平均值为:长8cm、宽4cm,树高6米,主干2米,胸径4