裴波那契數(shù)列
800年前,意大利的數(shù)學(xué)家斐波納契出版了驚世之作《算盤書》。在《算盤書》里,他提出了著名的“兔子問題”:假定一對兔子每個月可以生一對兔子,而這對新兔子在出生后第二個月就開始生另外一對兔子,這些兔子不會死去,那么一對兔子一年內(nèi)能繁殖多少對兔子?
答案是一組非常特殊的數(shù)字:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89……不難發(fā)現(xiàn),從第三個數(shù)起,每個數(shù)都是前兩數(shù)之和,這個數(shù)列則稱為“斐波納契數(shù)列”,其中每個數(shù)字都是“斐波納契數(shù)”。這個數(shù)列從第三項開始,每一項都等于前兩項之和。它的通項公式為:
斐波拉契數(shù)列是一個非常美麗、和諧的數(shù)列,它的形狀可以用排成螺旋狀的一系列正方形來說明起始的正方形(圖中用灰色表示)的邊長為1,在它左邊的那個正方形的邊長也是1
,在這兩個正方形的上方再放一個正方形,其邊長為2,以后順次加上邊長為3、5、8、13、21……等等的正方形。這些數(shù)字每一個都等于前面兩個數(shù)之和,它們正好構(gòu)成了斐波那契數(shù)列。
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斐波納契數(shù)列還暗含著許多有趣的數(shù)字規(guī)律,如從第3個數(shù)開始每隔兩個必是2的倍數(shù),從第4個數(shù)開始每隔3個必是3的倍數(shù),從第5個數(shù)開始每隔4個必是5的倍數(shù)……另外,這個數(shù)列最具有和諧之美的地方是,越往后,相鄰兩項的比值會無限趨向于黃金比0.61803……。
生活中的裴波那契數(shù)列
斐波拉契數(shù)列無處不在,以下僅舉幾條常見的例子:
1.楊輝三角對角線上各數(shù)之和構(gòu)成斐波拉契數(shù)列 .
2.多米諾牌(可以看作一個2×1大小的方格)完全覆蓋一個n×2的棋盤,覆蓋的方案數(shù)等于斐波拉契數(shù)列。
3.從蜜蜂的繁殖來看,雄蜂只有母親,沒有父親,因為蜂后產(chǎn)的卵,受精的孵化為雌蜂,未受精的孵化為雄峰。人們在追溯雄峰的祖先時,發(fā)現(xiàn)一只雄峰的第n代祖先的數(shù)目剛好就是斐波拉契數(shù)列的第n項Fn。
4.鋼琴的13個半音階的排列完全與雄蜂第六代的排列情況類似,說明音調(diào)也與斐波拉契數(shù)列有關(guān)。
5.自然界中一些花朵的花瓣數(shù)目符合于斐波拉契數(shù)列,也就是說在大多數(shù)情況下,一朵花花瓣的數(shù)目都是3,5,8,13,21,34,……(有6枚是兩套3枚;有4枚可能是基因突變)。
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6.如果一根樹枝每年長出一根新枝,而長出的新枝兩年以后,每年也長出一根新枝,那么歷年的樹枝數(shù),也構(gòu)成一個斐波拉契數(shù)列.
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斐波納契數(shù)列引發(fā)出了許多重要的應(yīng)用。像斐波納契方塊,斐波納契螺旋以及斐波納契樹,在生活中都可以見到類似的圖案,譬如說海螺、蝸牛殼等等。
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很神奇的是:這樣一個完全是自然數(shù)的數(shù)列,通項公式居然是用無理數(shù)來表達的。
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