斐波那契提出的問(wèn)題

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  斐波那契是歐洲中世紀(jì)頗具影響的數(shù)學(xué)家,公元1170年生于意大利的比薩,早年曾就讀于阿爾及爾東部的小港布日,后來(lái)又以商人的身份游歷了埃及、希臘、敘利亞等地,掌握了當(dāng)時(shí)較為先進(jìn)的阿拉伯算術(shù)、代數(shù)和古希臘的數(shù)學(xué)成果,經(jīng)過(guò)整理研究和發(fā)展之后,把它們介紹到歐洲。

  公元1202年,斐波那契的傳世之作《算法之術(shù)》出版。在這部名著中,斐波那契提出了以下饒有趣味的問(wèn)題:

  假定一對(duì)剛出生的小兔一個(gè)月后就能長(zhǎng)成大兔,再過(guò)一個(gè)月便能生下一對(duì)小兔,并且此后每個(gè)月都生一對(duì)小兔。一年內(nèi)沒(méi)有發(fā)生死亡。問(wèn)一對(duì)剛出生的兔子,一年內(nèi)能繁殖成多少對(duì)兔子?


 
圖 1
 


  逐月推算,我們可以得到數(shù)列:

  1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233。這個(gè)數(shù)列后來(lái)便以斐波那契的名字命名。數(shù)列中的每一項(xiàng),則稱為“斐波那契數(shù)”。第十三位的斐波那契數(shù),即為一對(duì)剛出生的小兔,一年內(nèi)所能繁殖成的兔子的對(duì)數(shù)。這個(gè)數(shù)字等于233。

  從斐波那契數(shù)的構(gòu)造明顯看出:斐被那契數(shù)列從第三項(xiàng)起,每項(xiàng)都等于前面兩項(xiàng)的和。假定第n項(xiàng)斐波那契數(shù)為,于是我們有:

                          

  通過(guò)以上關(guān)系式,我們可以一步一個(gè)腳印地算出任意,不過(guò),當(dāng)n很大時(shí),推算是很費(fèi)事的。我們必須找到更為科學(xué)的計(jì)算方法。

  為此,我們?cè)谝韵乱涣袛?shù)

            

  中去導(dǎo)求滿足關(guān)系式

                的解答。

  解上述q的一元二次方程得:

                 。

  據(jù)此,設(shè),并結(jié)合,可確定α,β,從而可以求出:
   

                 


  以上公式是法國(guó)數(shù)學(xué)家比內(nèi)首先求得的,通稱比內(nèi)公式。令人驚奇的是,比內(nèi)公式中的是用無(wú)理數(shù)的冪表示的,然而它所得的結(jié)果卻是整數(shù)。讀者不信,可以找?guī)讉(gè)n的值代進(jìn)去試試看!
 
  斐波那契數(shù)列有許多奇妙的性質(zhì),其中有一個(gè)性質(zhì)是這樣的:

  
        
  有興趣的讀者,不難自行證明上述等式。

  斐波那契數(shù)列的上述性質(zhì),常被用來(lái)構(gòu)造一些極為有趣的智力游戲。例如,美國(guó)《科學(xué)美國(guó)人》雜志就曾刊載過(guò)一則故事:

  一位魔術(shù)師拿著一塊邊長(zhǎng)為8英尺的正方形地毯,對(duì)他的地毯匠朋友說(shuō):“請(qǐng)您把這塊地毯分成四小塊,再把它們縫成一塊長(zhǎng)13英尺,寬5英尺的長(zhǎng)方形地毯!边@位匠師對(duì)魔術(shù)師算術(shù)之差深感驚異,因?yàn)樯陶咧g面積相差達(dá)一平方英尺呢!可是魔術(shù)師竟讓匠師用圖2和圖3的辦法達(dá)到了他的目的!這真是不可思議的事!親愛(ài)的讀者,你猜得到那神奇的一 平方英尺究竟跑到哪兒去呢?

 
 


  斐波那契數(shù)列在自然科學(xué)的其他分支,也有許多應(yīng)用。例如,樹(shù)木的生長(zhǎng),由于新生的枝條,往往需要一段“休息”時(shí)間,供自身生長(zhǎng),而后才能萌發(fā)新枝。所以,一株樹(shù)苗在一段間隔(如圖4),例如一年,以后長(zhǎng)出一條新枝;第二年新枝“休息”,老枝依舊萌發(fā);此后,老枝與“休息”過(guò)一年的枝同時(shí)萌發(fā),當(dāng)年生的新枝則次年“休息”。這樣,一株樹(shù)木各個(gè)年份的枝椏數(shù),便構(gòu)成斐波那契數(shù)列。這個(gè)規(guī)律,就是生物學(xué)上著名的“魯?shù)戮S格定律”。


圖4
 


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/115276.html

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