斐波那契提出的问题
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斐波那契数列问题。
(专业C++作业ch4-1)题目描述著名意大利数学家斐波那契(Fibonacci)1202年提出一个有趣的问题。
某人想知道一年内一对兔子可以生几对兔子。
他筑了一道围墙,把一对大兔关在其中。
已知每对大兔每个月可以生一对小兔,而每对小兔出生后第三个月即可成为“大兔”再生小兔。
问一对小兔一年能繁殖几对小兔?提示:由分析可以推出,每月新增兔子数Fn={1,1,2,3,5,8,13,21,34,…}(斐波那契数列),可归纳出F1=1,F2=1,……,Fn=Fn-2+Fn-1。
仿照课本P128页的“2.基本题(1)”进行编程。
注意,(1)课本上的程序显示出数列的前16项的所有数值,这里要求只显示第n项数值;(2)课本上的程序在每次循环时显示数列中的两个数值(i=3时,显示了数列的第3项和第4项)。
输入描述一个正整数n,表示求第n个月的新增的兔子数。
输出描述对输入的n,求第n个月的新增的兔子数。
输入样例16输出样例9872. (18分)求阶乘和。
(专业C++作业ch4-2)题目描述编程求出阶乘和1!+2!+3!+…+n!。
注意:13!=6 227 020 800已经超出unsigned long的范围,故程序中不宜采用整型数据类型,而应使用双精度类型存放结果。
输入描述一个正整数n,n的值不超过18。
输出描述对输入的n,求阶乘和1!+2!+3!+…+n!。
(输出结果时,可以用输出格式控制“cout<<setprecision(17)”来控制双精度类型的结果按17个有效数字的方式显示)输入样例10输出样例40379133. (18分)除法问题。
(专业C++作业ch4-3)题目描述编写一个函数原型为int f(int n);的函数,对于正整数n计算并返回不超过n 的能被3除余2,并且被5除余3,并且被7出余5的最大整数,若不存在则返回0。
应编写相应的主函数调用该函数,在主函数中接受用户输入的正整数n。
几个重要的特殊数列 基础知识 1.斐波那契数列 莱昂纳多斐波那契(1175-1250)出生于意大利比萨市,是一名闻名于欧洲的数学家,其主要的著作有《算盘书》、《实用几何》和《四艺经》等。
在1202年斐波那契提出了一个非常著名的数列,即: 假设一对兔子每隔一个月生一对一雌一雄的小兔子,每对小兔子在两个月以后也开始生一对一雌一雄的小兔子,每月一次,如此下去。
年初时兔房里放一对大兔子,问一年以后,兔房内共有多少对兔子? 这就是非常著名的斐波那契数列问题。
其实这个问题的解决并不是很困难,可以用表示第个月初时免房里的免子的对数,则有,第个月初时,免房内的免子可以分为两部分:一部分是第个月初就已经在免房内的免子,共有对;另一部分是第个月初时新出生的小免子,共有对,于是有。
现在就有了这个问题:这个数列的通项公式如何去求?为了解决这个问题,我们先来看一种求递归数列通项公式的求法——特征根法。
特征根法:设二阶常系数线性齐次递推式为(),其特征方程为,其根为特征根。
(1)若特征方程有两个不相等的实根,则其通项公式为(),其中A、B由初始值确定; (2)若特征方程有两个相等的实根,则其通项公式为(),其中A、B由初始值确定。
(这个问题的证明我们将在后面的讲解中给出) 因此对于斐波那契数列,对应的特征方程为,其特征根为: ,所以可设其通项公式为,利用初始条件得,解得 所以。
这个数列就是著名的斐波那契数列的通项公式。
斐波那契数列有许多生要有趣的性质,如: 它的通项公式是以无理数的形式给出的,但用它计算出的每一项却都是整数。
斐波那契数列在数学竞赛的组合数学与数论中有较为广泛地应用。
为了方便大家学习这一数列,我们给出以下性质:(请同学们自己证明) (1)斐波那契数列的前项和; (2); (3)(); (4)(); (5)(); 2.分群数列 将给定的一个数列{}:按照一定的规则依顺序用括号将它分组,则可以得到以组为单位的序列。
斐波那契数列是一个在数学和自然界中广泛出现的数列,其定义是:数列的第一个和第二个数都是1,之后的每一个数都是前两个数的和。
这个数列的前几项是:1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, ...
在高考题中,斐波那契数列可能会以多种形式出现,例如选择题、填空题或应用题。
题目可能会要求考生识别斐波那契数列,或者利用斐波那契数列的性质来解决某个问题。
以下是一个可能的斐波那契数列高考题示例:
题目:数列{an} 满足a1 = 1, a2 = 1, an+2 = an + an+1 (n ∈N*),则a8 = ()
A. 21
B. 34
C. 55
D. 89
解析:根据斐波那契数列的定义,我们可以依次计算出数列的前几项:
a3 = a1 + a2 = 1 + 1 = 2
a4 = a2 + a3 = 1 + 2 = 3
a5 = a3 + a4 = 2 + 3 = 5
a6 = a4 + a5 = 3 + 5 = 8
a7 = a5 + a6 = 5 + 8 = 13
a8 = a6 + a7 = 8 + 13 = 21
因此,a8 = 21,选项 A 正确。
这类题目主要考察考生对斐波那契数列定义的理解以及数列计算能力。
通过熟练掌握斐波那契数列的性质和递推公式,考生可以迅速找到问题的答案。
同时,这类题目也考察了考生的逻辑推理能力和数学运算能力。
几个重要的特殊数列基础知识1.斐波那契数列莱昂纳多斐波那契(1175-1250)出生于意大利比萨市,是一名闻名于欧洲的数学家,其主要的著作有《算盘书》、《实用几何》和《四艺经》等。
在1202年斐波那契提出了一个非常著名的数列,即:假设一对兔子每隔一个月生一对一雌一雄的小兔子,每对小兔子在两个月以后也开始生一对一雌一雄的小兔子,每月一次,如此下去。
年初时兔房里放一对大兔子,问一年以后,兔房内共有多少对兔子?这就是非常著名的斐波那契数列问题。
其实这个问题的解决并不是很困难,可以用表示第个月初时免房里的免子的对数,则有,第个月初时,免房内的免子可以分为两部分:一部分是第个月初就已经在免房内的免子,共有对;另一部分是第个月初时新出生的小免子,共有对,于是有。
现在就有了这个问题:这个数列的通项公式如何去求?为了解决这个问题,我们先来看一种求递归数列通项公式的求法——特征根法。
特征根法:设二阶常系数线性齐次递推式为(),其特征方程为,其根为特征根。
(1)若特征方程有两个不相等的实根,则其通项公式为(),其中A、B由初始值确定;(2)若特征方程有两个相等的实根,则其通项公式为(),其中A、B由初始值确定。
(这个问题的证明我们将在后面的讲解中给出)因此对于斐波那契数列,对应的特征方程为,其特征根为:,所以可设其通项公式为,利用初始条件得,解得所以。
这个数列就是著名的斐波那契数列的通项公式。
斐波那契数列有许多生要有趣的性质,如:它的通项公式是以无理数的形式给出的,但用它计算出的每一项却都是整数。
斐波那契数列在数学竞赛的组合数学与数论中有较为广泛地应用。
为了方便大家学习这一数列,我们给出以下性质:(请同学们自己证明)(1)斐波那契数列的前项和;(2);(3)();(4)();(5)();2.分群数列将给定的一个数列{}:按照一定的规则依顺序用括号将它分组,则可以得到以组为单位的序列。
如在上述数列中,我们将作为第一组,将作为第二组,将作为第三组,……依次类推,第组有个元素,即可得到以组为单位的序列:(),(),(),……我们通常称此数列为分群数列。
斐波那契数数列原理斐波那契数列原理斐波那契数列是数学领域的一个经典问题,是自然数列中最为有趣的一个数列之一。
斐波那契数列是由0和1开始的数字序列,序列中每个数字都是前两个数字的和。
例如:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34……斐波那契数列的起源可以追溯到12世纪意大利数学家列奥纳多·斐波那契,他在他的书《算盘书》中首次提出了这个问题。
曾经是一个简单的数学问题,如今它被应用到多种场景,例如金融,计算机科学,生物学等。
这个数列看似简单,但是其背后的原理和应用却是十分复杂的。
斐波那契数列的公式为:F(n) = F(n-1) + F(n-2),其中F(0)=0,F(1)=1。
这个公式描述了斐波那契数列中的每一项是由其前面两项的和求得。
例如:F(2) = F(1) + F(0) = 1 + 0 = 1,F(3) = F(2) + F(1) = 1 + 1 = 2,以此类推。
斐波那契数列的众多特征和应用使其成为许多研究者的热点问题。
其一,斐波那契数列的增长速度非常快,这是因为斐波那契数列的每一项都是前两项的和,因此每一项都比前一项要大。
其二,斐波那契数列和黄金分割(Golden Ratio)有着紧密的联系。
斐波那契数列中,相邻两项的比值接近于黄金分割的比例(约等于1.618)。
斐波那契数列的应用涉及金融,计算机科学,生物学等多个领域。
在金融领域,斐波那契数列可以用于分析市场趋势,确定买进或卖出的时机。
在计算机科学中,斐波那契数列可以用于优化算法性能,例如用于计算斐波那契数列的递归算法时间复杂度较高,可以用迭代算法进行优化。
在生物学领域,斐波那契数列可以用于描述病毒数量的增长速度,以及DNA序列中的特征。
总之,斐波那契数列虽然简单,但其背后的原理和应用十分复杂。
斐波那契数列和黄金分割有着紧密的联系,其应用涉及多个领域。
因此,深入研究斐波那契数列的原理与应用,将有助于我们更好地理解和解决实际问题。
斐波那契数列相关问题斐波那契数列是指每个数字都是前两个数字的和,从0和1开始。
数列的前几个数字依次是0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、…。
这个数列在数学上有很多有趣的性质和应用,本文将介绍斐波那契数列的定义、性质、递推公式、应用和扩展。
一、斐波那契数列的定义斐波那契数列的定义是:F(0) = 0,F(1) = 1,F(n) = F(n-1) +F(n-2) (n≥2)。
通过这个定义可以得到斐波那契数列的前几个数字:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、…。
二、斐波那契数列的性质斐波那契数列有很多有趣的性质,下面列举一些主要的性质:1. 对称性:斐波那契数列是关于中间数字对称的,即F(n) =F(n-1) + F(n-2) = F(n-2) + F(n-3) = ... = F(2) + F(1) = F(1) + F(0)。
这个性质可以通过数学归纳法证明。
2. 黄金分割比:斐波那契数列的相邻数字之间的比值趋近于黄金分割比,即lim(n→∞) F(n+1)/F(n) = φ,其中φ≈1.6180339887是黄金分割比。
这个性质在建筑、艺术等领域被广泛应用。
3. 奇偶性:斐波那契数列中,奇数位的数字是奇数,偶数位的数字是偶数。
这个性质可以通过对斐波那契数列进行模2求余证明。
4. 二项式系数:斐波那契数列与二项式系数之间存在一定的关系。
具体来说,斐波那契数列中每隔一位的数字之和是前一位的数字。
这个性质可以通过斐波那契数列的递推公式证明。
三、斐波那契数列的递推公式斐波那契数列可以使用递推公式计算,即F(n) = F(n-1) + F(n-2)。
通过递推公式可以快速计算斐波那契数列的任意项。
递推公式的衍生形式包括通项公式和矩阵乘法公式。
通项公式是指可以直接计算第n项的公式,通常会涉及到根号、指数和对数等数学运算。
矩阵乘法公式是指将斐波那契数列的前两个数字构成矩阵,并进行矩阵乘法得到第n项的公式。
这就产生了斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34…其规律是从第三项起,每一项都是前两项的和.用递推公式表达表达就是:12211n n na aa a a++==⎧⎨=+⎩斐波那契数列通项公式为n nna⎡⎤⎥=−⎥⎝⎭⎝⎭1.斐波那契数列因意大利数学家斐波那契以兔子繁殖为例引入,故又称为“兔子数列”,即1,1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233 …实标生活中,很多花朵(如梅花、飞燕草、万寿菊等)的瓣数恰是斐波那契数列中的数,斐波那契数列在现代物理及化学等领域也有着广泛的应用.斐波那契数列{}n a 满足:12211, ()n n n a a a a a n N *++===+∈,则357920211a a a a a ++++++是斐波那契数列{}n a 中的第__________项.答案:2022解析:由题意得357920212357920214579202167920212020202120221.a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ++++++=++++++=+++++=++++==+=2.“斐波那契数列”是数学史上一个著名数列, 在斐波那契数列{}n a 中, 12211, ()n n n a a a a a n N *++===+∈ .用n S 表示他的前n 项和,若已知2020S m = ,那么2022________.a =答案:m +1解析:()12211,1n n n a a a a a n N *++===+∈123234345,,a a a a a a a a a ∴+=+=+=201920202021202020212022,a a a a a a +=+=以上累加得:1234202020212222a a a a a a ++++⋯⋯++3420212022a a a a =++⋯⋯++12320202022220221a a a a a a m a m ∴+++⋯⋯+=−=∴=+3.“斐波那契数列”由13世纪意大利数学家斐波那契发现,因为斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称该数列为“兔子数列”,斐波那契数列{}n a 满足: 12121,(3)n n n a a a a a n −−===+≥,记其前n 项和为n S ,则6543( )S S S S +−−=A.8 B.13 C.21 D.34答案:C解析:【分析】由数列的递推式和斐波那契数列{}n a 的定义,计算可得所求值.【详解】()12121,1,3,n n n a a a a a n n *−−===+≥∈N 1n a −+++1n a −+++)21n a a −++++1n a a −+++2=1n a +−21n a −++=2n a a ++=31242323a a a a a a =+==+=,5346455,8a a a a a a =+==+= 65436453S S S S S S S S ∴+−−=−+−6554855321a a a a =+++=+++=故选C.4.若数列{}n F 满足,则称{}n F 为斐波那契数列.记数列{}n F 的前n 项和为n S ,则( ) A.26571F F F =+ B.681S F =−C.135910F F F F F +++= D.2222123678F F F F F F +++=答案:BC解析:()1212,A.11,3,n n n F F F F F n n N *−−===+>∈3214325436547658769871098226576576868132, 3,5, 8,13, 2134, 55,64,166, 1 ,A B.1123520, 120, B ;C.F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F F S F S F F F F ∴=+==+==+==+==+==+==+==+=∴=+=≠+=++++=−=++故错误;=-1故正确591022221236222278123678125133455;D.114925641041321273,, .C F F F F F F F F F F F F F FD ++=++++==+++=+++++==⨯=∴++++≠.故确故错误正5.斐波那契数列,又称黄分割数列,它在很多方面与大自然神奇地契合,小到地球上的动植物,如向日葵、松果、海螺的成长过程,大到海浪、飓风、宇宙星系演变,都遵循着这个规律,人们亲切地称斐波那契数列为自然界的数学之美,在数学上斐波那契数列{}n a 一般以递推的方式被定义:12211, ()n n n a a a a a n N *++===+∈,则( )A.1055a = B .2211n n n a a a ++−=C. 1n n a +⎧⎫⎪⎪+⎨⎬⎪⎪⎩⎭是等比数列 D.设1n n na b a +=,则112n n n n b b b b +++−<−答案:ABC解析:12213A.1,,n n n a a a a a a ++===+开始各项依次为:则从102, 3 ,5 ,8 ,13 ,21 ,34 ,55 ,,55,;a ⋯⋯=因此正确()222211111B.n n n n n n n n n n a a a a a a a a a a ++++−+−=+−=−由222111n n n n n n a a a a a a ++−+−=−=⋯⋯可得:22132121 1.;a a a =−=⨯−=因此正确211111C.22n n n n n a a a a a ++++−+=++11111,222n n n n a a a a ++⎛⎫+=+=+ ⎪ ⎪⎝⎭21a +2111,,;22n n a a ++⎧⎫⎪⎪∴+⎨⎬⎪⎪⎩⎭数列是等比数列因此正确11211D.,n n n n n n n n n a a a b b b a a a +++++=−=−由则212111n n n n n n n a a a a a a a ++++−==12121,n n n n b b a a ++++−=同理可得:20,n n a a +>>由斐波那契数列的单调性可得:11211,.ABC.n n n n a a a a +++>因此因此不正确故选6.(多选)斐波那契螺旋线,也称“黄金螺旋”,是根据斐波那契数列画出来的螺旋曲线,自然界中存在许多斐波那契螺旋线的图案,是自然界最完美的经典黄金比例.作图规则是在以斐波那契数为边的正方形拼成的长方形,然后在正方形里面画一个 90度的扇形,连起来的弧线就是斐波那契螺旋线.它来源于斐波那契数列,又称为黄金分割数列现将斐波那契数列记为{}n a ,12121,(3)n n n a a a a a n −−===+≥, 边长为斐波那契数a n 的正方形所对应扇形面积记为b n , (n ∈N *),则( )A.223 (3)n n n a a a n −+=+≥B. 123201920211a a a a a ++++=+C.()20202019201820214b b a a π−=⋅ D. 123202*********4b b b b a a π++++=⋅答案:AD解析:123,n n n a a a n −−=+≥由(递推公式)可得211212 n n n n n n n n a a a a a a a a ++−−−=+=+=−()221123A 3n n n n n n n a a a a a a n a +−−−+=++−=≥正确所以.故选项12313421,,,a a a a a a a ==−=−类似的有:11122(2),,1,n n n n n n a a a n a a a a +−++=−≥+−=−迭加可得123201920211B ;a a a a a +++⋯+=+故错误,故选项错误2112,,44n n n n n n b a b b a a ππ−+−=−=由题意可知,扇形面积为故()2020201920182021C ;4b b a a π−⋅=则错,故选项错误误121212223221(3),,,n n n a a a n a a a a a a a a −−=+≥==−由可得222211121,,n n n n n n n n a a a a a a a a a a +−+=−+++=迭加可得2123202020202021n n b a b b b b a a ππ=+++⋯+=⋅所以又.D AD.错误,故选故选项7.意大利著名数学家斐波那契在研究兔子的繁殖问题时,发现有这样的一列数:1,1,2,3,5,8…,这列数的特点是:前两个数均为1,从第三个数起,一个数都等于它前面两个数的和.人们把这样的一列数组成的数列{}n f 称为斐波那契数列,并将数列{}n f 中的各项除以4所得余数按原顺序构成的数列记为{}n g ,则下列说法正确的是( ) A.20211g = B.12320212696g g g g ++++=C.22221232020201920212f f f f f f ++++= D. 222123222022210f f f f f f −+−=答案:ABD解析:123451,1,2,3,1,g g g g g =====由已知得67891011120,1,1,2,3,1,0,,g g g g g g g ======={}6.n g 所以数列是以为周期的周期函数2021A ,202163365,1,A g =⨯+=对;故于选项因为所以选项正确1232021B ,g g g g ++++对于选项336(112310)(11231)2696,B ;=⨯++++++++++=故选项正确1221C ,,n n n f f f f f ++==+,对于选项()2211222312321,,f f f f f f f f f f f ∴==−=−()233423432,,f f f f f f f f =−=−()2112121,n n n n n n n n f f f f f f f f ++++++=−=−22221232020f f f f ++++所以()()()()122312343220192020201920182020202120202019f f f f f f f f f f f f f f f f f f =+−+−++−+−20202021,C ;f f =故错误()22222232122232221D ,,f f f f f f f f =−=−对于选项因为()22121222021222120,f f f f f f f f =−=−22212322202221212322232221202221222120f f f f f f f f f f f f f f f f f f −+−=++−+所以()20212221232223202321232223f f f f f f f f f f f f f =+−+−=+222322230,D .ABD.f f f f =−=故正确故选8.意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现有这样一列数:1,1,2,3,5,…,其中从第三项起,每个数等于它前面两个数的和,后来人们把这样的一列数组成的数列{}n a 2na a ++=2211223n n n na a a +++=22223233n na a a a a a +++=+++224na a ++1n n a a +=称为“斐波那契数列”,记n S 为数列{}n a 的前n 项和,则下列结论确的是() A.68a = B.954S =C.135********a a a a a ++++= D.22212201920202019a a a a a +++=答案:ACD解析:{}A ,61,1,2,3,5,8,A ;n a 对于选项数列的前项为故正确()81234256420192020201813520192020135201921221212231232B ,112358132154,B ;C ,,,,,:2020D ,,n n n S a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a ++=+++++++===−=−⋯⋯=−++++=++++=+==−=−对于选项故错误对于选项由项;可得故是斐波那契数波列对于选项,斐的那契数列总有中第则()()21334234232220182018201920172018201920172018201920192020201920182222123201920192020,,,,D ;:A ,CD.,a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a =−=−⋯⋯=−=−=−++++=故正确故选312n a ++=是奇数时等于第n+12, 当 n1.半径为1的两个圆12,O O外切,l是它们的一条外公切线,作312O O O l和、、均相切,作234,O O O l和、、均相切……,作11n n nO O O l+−和、、均相切,求8O的半径.解析:111,,,n n n n nO R l O S l O l O R O S P Q−+−⊥⊥作作过的平行线、于、111,n n n n nO M O R M O M PQ O P O Q−++⊥==+作于,则1nO Q+==因为1,n nO P O M+==同理==可得1112(2),1,n n n na a a a n a a+−==+≥==令则且3124235346452,3,5,8a a a a a a a a a a a a =+==+==+==+=75686713,21a a a a a a =+==+=,8228111.21441r a ===所以2.(2012上海)已知1()1f x x=+,各项均为正数的数列{}n a 满足()121,n n a a f a +==.若20102012a a =, 则2011a a +=__________.解析:2010201020121,,,1a t a a t t t ===+设由得解得则:()201020082200811,,.12k a t a t a k N a *====∈+则同理123579111123581,,,,,,,1235813n n a a a a a a a a +=======+又则2011813a a +故。
斐波那契数列的应用问题:
1.爬楼梯问题:
上楼梯的时候,如果允许每次跨一蹬或二蹬,那么对于楼梯数为1,2,3,4,…时的上楼方式数会有什么关系吗?
理论上说明:若登层阶梯有种方法,设第一步一层,则其余层的方法为种;若第一步二层,则其余层的方法为种;即登层阶梯的方法应有种.又因应登一层阶梯的方法只有一种;登两层的阶梯有两种方法(一步一层或一步两层),所以显然这是一个斐波那契数列的应用问题.
1,2,3,5,8,13,21,34,55,89……
2.座位问题:
师生集合坐一排,但老师们坐在一起总会聊些有关学校的无聊话题,因此规定老师彼此不可相邻而坐,若有不同数目的椅子,则有多少种可能的坐法(这同样是斐波那契数列的应用问题)
理论上说明:若只有一张椅子,可坐老师(T)或学生(S),共有两种坐法=>;若有二张椅子,可坐TS,ST,SS,共有三种坐法=>;若有n张椅子,可考虑n-1张椅子的情形下,最右边再加入一张椅子,如果最后坐的是学生则没有问题,有种坐法;如果最后坐的是老师,则最后两张坐的必定要是ST才符合条件,因此最后两张已经固定,相当于有种坐法,于是,斐波那契数列又再度出现.。
斐波那契数列的研究与应用斐波那契数列是由著名的意大利数学家斐波那契提出的兔子问题引发而生的。
它一经被提出就受到了社会的广泛关注,经过人们的不懈努力,发现了斐波那契数列不可估量的重要作用。
文章将对斐波那契数列进行简单的介绍,然后探讨一下斐波那契数列的重要学术意义和实用价值。
标签:斐波那契数列;研究意大利数学家斐波那契,出生在一个富商家庭,是12世纪欧亚之间数学交流的重要使者。
他涉及的数学领域非常广泛,对数学的发展有着重要的影响。
他在1202年的著作《计算之书》中,提出了“生小兔问题”。
此问题一经提出,受到了人们的广泛关注。
从这个十分简明的递推关系出发,竟引出了一个充满奇趣的数列,它不仅与几何图形、黄金分割、杨辉三角等数学知识、植物生长等自然现象有着非常微妙的联系,还在优选法、计算机科学等领域有着广泛的应用。
文章首先对斐波那契数列的产生背景进行介绍。
1 斐波那契数列的产生背景Fibonacci数列是由意大利的数学家斐波那契提出的兔子问题引发而生的。
斐波那契出生在比萨的一个富商家庭,是十二世纪欧亚之间数学交流的重要使者。
他是欧洲黑暗时期过后第一个有影响的科学家。
他涉及的数学领域非常的广泛,他在1202年写成的《计算之书》中,提出了兔子问题,即:若每一对成兔每月生一对幼兔(一雌一雄),幼兔经过二个月后成为成兔,即开始繁殖,试问年初的一对幼兔(没有死亡疾病)一年后能繁殖成多少对兔子?四百多年后,荷兰数学家(吉拉尔)注意到与兔子问题有关的数列的一般递推关系式un=un-1+un-2,后来这个数列被F.E.A.Lucas首先命名为Fibonacci数列。
2 斐波那契数列的应用2.1 黄金数与斐波那契数列2.1.1 黄金数w=0.618…与斐波那契数列{un}之间有关系式:2.1.2 黄金数与几何图形的联系(1)黄金三角形简介定义:底与腰之比为w的等腰三角形。
它有很多特殊的性质,这里就不再赘述。
(2)黄金椭圆简介定义:设c为椭圆的焦半径(c2=a2-b2),若以c为半径的圆(称为该椭圆的伴随焦点圆)的面积与椭圆的面积相等,则,且称此种椭圆为黄金椭圆。
关于斐波那契数列1.斐波那契数列斐波那契(Fibonacci)在所著的《算盘书》中,提出了一个著名而有趣的兔子问题。
有个人想知道,一年之内一对兔子能繁殖多少对?于是就筑了一道围墙把一对兔子关在里面。
已知一对兔子每个月可以生一对小兔子,而一对兔子出生后在第二个月就开始生小兔子。
假如一年内没有发生死亡现象,那么,一对兔子一年内能繁殖成多少对?现在我们先来找出兔子的繁殖规律,在第一个月,有一对成年兔子,第二个月它们生下一对小兔,因此有二对兔子,一对成年,一对未成年;到第三个月,第一对兔子生下一对小兔,第二对已成年,因此有三对兔子,二对成年,一对未成年。
月月如此。
第1个月到第6个月兔子的对数是:1,2,3,5,8,13。
我们不难发现,上面这组数有这样一个规律:即从第3个数起,每一个数都是前面两个数的和。
若继续按这规律写下去,一直写到第12个数,就得:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233。
显然,第12个数就是一年内兔子的总对数。
所以一年内1对兔子能繁殖成233对。
在解决这个有趣的代数问题过程中,斐波那契得到了一个数列。
人们为纪念他这一发现,在这个数列前面增加一项“1”后得到数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,……叫做“斐波那契数列”(Fibonacci Sequence),这个数列的任意一项都叫做“斐波那契数”。
这个数列可以由下面递推关系来确定:它的第100项;第1000项是什么呢?100354224848179261915075a ;1000434665576869374564356885276750406258025646605173717804024817290895365554179490518904038798400792551692959225930803226347752096896232398733224711 61642996440906533187a 938298969649928516003704476137795166849228875 (209位数)怎样计算的呢?笔算或用计算器计算是不可能的,是用电脑软件来完成的。
斐波那契数列(公兔⼦掳母兔⼦问题)
从前有座⼭,叫三⼥⼭,⼭上也不知从哪来了只公兔⼦,在⼭上⽣活⼀个⽉后,这只兔⼦觉得⾃⼰的⽣活着实⽆聊,于是去⼭下掳了⼀只母兔⼦回来⽣活,母兔⼦⼀开始对他并不感冒,但⽇久⽣情,俩兔产⽣了感情,⼀个⽉后⽣了只⼩公兔⼦,再⼀个⽉后,这个⼩公兔⼦觉得⽗母太相爱,不管⾃⼰,于是学着⽼爹也去⼭下掳了只⼩母兔⼦回来,在⼩兔⼦掳来⼩母兔⼦的同时,⼩公兔⼦的⽗母⼜⽣下了⼀只⼆号⼩公兔⼦,再⼀个⽉后,⼩公兔⼦与掳来的⼩母兔⼦也⽣下了⼩⼩公兔⼦,⼆号⼩公兔⼦也带回来了只⼆号⼩母兔⼦,同时⽗母⼜⽣了⼀只⼩公兔⼦... ...周⽽复始,⼭上的兔⼦从第⼀个⽉到最后,分别是1,2,3,5,8,13,21,34... ...
但是由于,⼭上兔⼦太多,作为祖先的公兔⼦由于太过劳累只活了n个⽉便死亡了,在祖先兔⼦死之前的⼀个⽉,⼭上有多少只兔⼦?
#include <iostream>
using namespace std;
int f[1001];
int main()
{
int n;
cin >> n;
//第⼀个⽉只有那只公兔⼦
f[1]=1;
//第⼆个⽉公兔⼦掳来了母兔⼦⼀共俩兔⼦
f[2]=2;
//从第三个⽉开始,到祖先兔⼦死前⼀个⽉
for(int i=3;i<=n-1;i++)
{
//从第三个⽉开始,⼭上兔⼦的总和为前⼀个⽉跟前前⼀个⽉兔⼦数量之和(斐波那契数列)
f[i] = f[i-1]+f[i-2];
}
cout << f[n-1];
return 0;
}
提醒:千万不要像兔⼦祖先那样过度劳累
原创题⽬,转载请私信。
优化方法斐波那契法例题一、引言斐波那契法是一种常见的优化算法,广泛应用于各种领域。
该算法以其简单易实现、稳定高效的特点,成为一种实用的优化工具。
本文将详细介绍斐波那契法的优化方法,并通过例题展示其应用。
二、斐波那契法基础斐波那契法是一种基于迭代的优化算法,其基本思想是通过逐步逼近目标函数的最优解,来寻找最优解。
算法的核心是迭代过程,每次迭代都会根据当前值和上一次迭代的值,通过一定的规则计算出新的值,直到达到预设的终止条件。
三、优化方法1. 调整迭代次数:根据问题的特性和数据分布,合理设置迭代的次数,可以有效提高算法的效率。
2. 调整搜索策略:根据目标函数的特性,可以选择不同的搜索策略,如黄金分割法、区间搜索法等,以进一步提高搜索效率。
3. 引入启发式信息:可以利用问题的相关知识和经验,引入启发式信息,如局部极小值的信息、历史最优解的信息等,以提高算法的准确性。
4. 动态调整参数:可以根据问题的特性,动态调整算法的参数,如步长、学习率等,以提高算法的鲁棒性和适应性。
四、例题及应用假设我们有一个简单的优化问题:寻找一个函数f(x)的最小值,其中f(x) = (x-10)^2 + 5。
我们可以使用斐波那契法来求解这个问题。
1. 初始化:设置初始值x=5,迭代次数n=10。
2. 迭代过程:根据斐波那契法的规则,逐步逼近最优解。
具体步骤如下:a. 计算当前值f(x)和上一次迭代的值f(x-1)。
b. 比较f(x)和f(x-1)的大小,选择较大的一个作为新的当前值f(x)。
c. 如果达到预设的终止条件(如迭代次数n达到或x接近目标值),则算法终止;否则,继续下一次迭代。
3. 结果展示:经过10次迭代后,得到的最优解为x=9.8,对应的函数值为4.708。
由此可见,斐波那契法能够有效地找到这个问题的最优解。
在实际应用中,斐波那契法可以应用于各种优化问题,如函数优化、最优化问题、机器学习等领域。
通过优化算法的参数、调整搜索策略和引入启发式信息等方法,可以提高算法的效率和准确性,为实际问题解决提供有力支持。
斐波那契数列姓名:林秋照学号:092312113比萨的列奥纳多,又称斐波那契(Leonardo Pisano ,Fibonacci, Leonardo Bigollo,1175年-1250年),意大利数学家,是西方第一个研究斐波那契数的人,并将现代书写数和乘数的位值表示法系统引入欧洲,1202年,莱昂纳多斐波那契向世人介绍了斐波那契数列,是为了解决“兔子繁殖问题”提出的。
斐波那契在《算盘书》中提出了一个有趣的兔子问题:一般而言,兔子在出生两个月后,就有繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子来。
如果所有兔都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子?我们不妨拿新出生的一对小兔子分析一下:第一个月小兔子没有繁殖能力,所以还是一对;两个月后,生下一对小兔总数共有两对;三个月以后,老兔子又生下一对,因为小兔子还没有繁殖能力,所以一共是三对;……依次类推可以列出下表:表中数字1,1,2,3,5,8---构成了一个序列。
这个数列有关十分明显的特点,那是:前面相邻两项之和,构成了后一项。
这个数列是意大利中世纪数学家斐波那契在《算盘书》中提出的,这个级数的通项公式,除了具有an+2=an+an+1的性质外,还可以证明通项公式为:an=1/√5 [(1/2+√5/2)^ n-(1/2-√5/2)^n](n=1,2,3.....)(√5表示根号5)这个通项公式中虽然所有的an都是正整数,可是它们却是由一些无理数表示出来的。
即在较高的序列,两个连续的“斐波纳契数”的序列相互分割将接近黄金比例(1.618:1或1:0.618)。
例如:233/144,987/610、、、、斐波那契数列还有两个有趣的性质⒈斐波那契数列中任一项的平方数都等于兔子问题跟它相邻的前后两项的乘积加1或减1;⒉任取相邻的四个斐波那契数,中间两数之积(内积)与两边两数之积(外积)相差1.同样我们还可以有t阶斐波那契数列,通过递推数列a(n+t)=a(n+t-1)+a(n+t-2)+...+a(n),其中a⑴=a⑵=1,以及对于3-t<=n<=0,有a(n)=0.给出了t阶斐波那契数列的通项公式:[r^(n-1)(r-1)/((t+1)r-2t)],其中r是方程x^{t+1}-2x^t+1=0的唯一一个大于1的正数根(可以看出r非常接近2)斐波那契数列(意大利语:Successione di Fibonacci),又称黄金分割数列、费波那西数列、费波拿契数、费氏数列,指的是这样一个数列:0、1、1、2、3、5、8、13、21、……在数学上,斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义:F0=0,F1=1,Fn=Fn-1+Fn-2(n>=2,n∈N*),用文字来说,就是斐波那契数列由0 和1 开始,之后的斐波那契数列系数就由之前的两数相加。
以斐波那契数列为背景的试题探究一、斐波那契数列斐波那契,公元13世纪意大利数学家,他在自己的著作《算盘书》中记载着这样一个“兔子繁殖问题”:假定有一对大兔子,每一个月可生下一对小兔子,并且生下的这一对小兔子两个月后就具有繁殖能力。
假如一年内没有发生死亡,那么,从一对小兔子开始,一年后共有多少对兔子?斐波那契在研究时,发现有这样一个数列的数学模型:1,1,2,3,5,8,13,21,34,,其中从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和,亦即数列{}n a 满足:121,1,a a ==且121,1,a a ==()213.n n n a a a n --+=≥这个数列就是著名的“斐波那契数列”,而这个数列中的每一项称为“斐波那契数”.事实上,斐波那契数列{}n a 的通项公式为11515225n nn a ⎡⎤⎛⎫⎛⎫+-⎢⎥=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦,其神奇之处在于通项公式中含有无理数,但它的每一项又都不是无理数.如何在高考试题中考查斐波那契数列呢?二、以斐波那契数列为背景命制试题 1.以斐波那契数列的概念为背景命制试题【例1】意大利数学家斐波那契在1202年出版的一书里提出了这样一个问题:一对兔子被饲养到第二个月进入成年,第三个月生产一对小兔,以后每个月生产一对小兔,所生产的小兔能全部存活并且也是第二个月成年,第三个月生产一对小兔,以后每个月生产一对小兔,那么,这样下去到年底,应有多少对兔子?此问题的程序框图如下,空白处应填写 ( )A.Q S F S == B. Q S S F == C. S Q F S ==D.S FQ S ==【解析】斐波那契数列总有2112,1,1,n n n a a a a a ++=+==根据程序框图分析可知, 正确答案为B .【例2】设,αβ是方程210x x --=的两个根,数列{}n a 中满足()1,2,3,,n nn a n αβαβ-==-.证明:对任意正整数n ,都有21.n n n a a a ++=+【解析】因为,αβ是方程210x x --=的2个根,则1,1,αβαβ+==-因此()()()2211n n n n n n αβαβαβαβαβ++++-=+---()()11,n n n n αβαβ++=-+-11,n n n n αβαβαβαβ++--=+--即21.n n n a a a ++=+2.以斐波那契数列的性质为背景命制试题【性质1】斐波那契数列的前n 项的平方和: 22221231,n n n a a a a a a +++++= 即211.nin n i aa a +==∑【性质2】斐波那契数列的奇数项之和:135212,n n a a a a a -++++=即2121.ni n i a a -==∑【性质3】斐波那契数列的偶数项之和:2462211,n n a a a a a +++++=-即22111.ni n i a a +==-∑【性质4】斐波那契数列的前n 项之和12321,n n n S a a a a a +=++++=-即211.nin i aa +==-∑【性质5】连续三项斐波那契数后两项乘积与前两项乘积的差,是中间项的平方,即()2112n n n n n a a a a a n +--=≥.【归纳】斐波那契数列的简单性质的证明总是运用其特征式12n n n a a a +++=的变形21n n n a a a ++=-或12n n n a a a ++=-进行裂项,从而达到相消求和的目的.【例3】意大利著名数学家斐波那契在研究兔子繁殖问题时,发现有这样一个数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,,其中从第三个数起,每一个数都等于它前面两个数的和,人们把这样的一列数所组成的数列称为“斐波那契数列”.那么222212320152015a a a a a ++++是斐波那契数列中的第 项.【解析】斐波那契数列总有21,n n n a a a ++=+则2121a a a =,222312321()a a a a a a a a =-=-,233423423()a a a a a a a a =-=-,……,220152015201620142015201620142015()a a a a a a a a =-=-,2222123201520152016,a a a a a a ++++=所以2222123201520162015.a a a a a a ++++=故222212320152015a a a a a ++++是斐波那契数列中的第2016项.【例4】同学们都有这样的解题经验:在某些数列的求和中,可把其中一项分裂成两项之差,使得某些项可以相互抵消,从而实现化简求和.“斐波那契数列”是数学史上一个著名的数列,这个数列中的每一项称为“斐波那契数”.在斐波那契数列{}n a 中,()12211,1,3.n n n a a a a a n --==+=≥若2016,a a =那么数列{}n a 的前2014项的和为 .【解析】由11,a a =231a a a =-,342a a a =-,453a a a =-,……,201420152013a a a =- 可得: 1232014a a a a ++++20142015220161 1.a a a a a =+-=-=-故数列{}n a 的前2014项的和为 1.a -【探究】斐波那契数列中,还有许多性质,如:①连续两项斐波那契数的平方和仍是斐波那契数,即22121n n n a a a +++=;②相间两项斐波那契数的平方差仍是斐波那契数,即()221122n n n a a a n +--=≥;③连续三项斐波那契数后两项的平方和与第一项的平方之差仍是斐波那契数,即()2221132n n n n a a a a n +-+-=≥;④下标为3k 的前n 项斐波那契数之和满足()36332112n n a a a a ++++=-. 3.以斐波那契数列的模型为背景命制试题(1)攀爬楼梯问题【例5】 小学生甲玩耍上楼梯的游戏:建筑物有10级台阶的楼梯,一步可以迈一级或两级台阶,问这位小学生有多少种不同的爬楼方法?【解析】 设小学生爬n 个台阶有n a 种方法.考虑最后一步:若最后一步只迈一级台阶,则前1-n 个台阶有1n a -种方法;若最后一步迈两级台阶,则前2-n 个台阶有2n a -种不同的方法.由加法原理得:()123n n n a a a n --=+≥,易知其初值11a =,22a =,则3124233,5,a a a a a a =+==+=5346458,13,a a a a a a =+==+= 75686721,34,a a a a a a =+==+=978108955,89,a a a a a a =+==+=故小学生10级台阶的楼梯有89种不同的爬楼方法.【变式1】高中学生甲到教室有10级台阶的楼梯,一步可以迈一级或两级或三级台阶,问这位学生有多少种不同的爬楼方法?【解析】设学生甲攀爬n 个台阶有n a 种方法.考虑最后一步:若最后一步只迈一级台阶,则前1-n 个台阶有1n a -种方法;若最后一步迈两级台阶,则前2-n 个台阶有2n a -种不同的方法;若最后一步迈三级台阶,则前3n -个台阶有3n a -种不同的方法.由加法原理得:()1234n n n n a a a a n ---=++≥,易知其初值11a =,22a =,24a =,则412352347,13,a a a a a a a a =++==++= 6345745624,44,a a a a a a a a =++==++= 8567967881,149,a a a a a a a a =++==++= 10789274.a a a a =++=故该学生上10级台阶的楼梯有149种不同的爬楼方法. (2) 0-1序列问题【例6】由0和1组成的序列称为0-1序列,序列中数的个数称为这个0-1序列的长度.如010*******是一个长度为10的0-1序列,求长为10的0-1序列中任何两个1不相邻的序列的个数.【解析】设长为n 的0-1序列中任何两个1不相邻的序列有n c 个.考虑最后一个数:如果最后一位是0,则只要前1-n 位任何两个1不相邻即可,因此,满足要求的序列有1n c -个;若最后一位是1,则倒数第二位是0,于是只要前2-n 位任何两个1不相邻即可,因此满足要求的序列有2n c -个,由加法原理得:()123n n n c c c n --=+≥,由初值122,3c c ==,则3124235,8,c c c c c c =+==+= 53464513,21,c c c c c c =+==+= 75686734,55,c c c c c c =+==+= 978108989,144,c c c c c c =+==+=所以,长为10的0-1序列中任何两个1不相邻的序列有144个.【归纳】此类与自然数n 有关的问题,悟出其蕴含的递推关系,建立连续三项之间的递推关系的数学模型,由初始项的数据结合递推关系求解.【变式2】学生甲手里有一枚质地均匀的硬币,他投掷10次,不连续出现正面的可能情形有多少种?【解析】设甲投掷()2n n ≥次,不连续出现正面的可能情形有n a 种,考虑最后一次投掷:若最后一次呈现反面,则前1-n 次有1n a -种方法;若最后一次呈现正面,则倒数第二次必是反面,前2-n 次有2n a -种不同的方法.由加法原理得:()124n n n a a a n --=+≥,易知其初值23a =,35a =,则4238,a a a =+=53464513,21,a a a a a a =+==+=75686734,55,a a a a a a =+==+=978108989,144,a a a a a a =+==+=所以甲投掷10次,不连续出现正面的可能情形有144种. (3)染色问题【例14】(2011湖北)给n 个自上而下相连的正方形着色.当4n ≤时,在所有不同的着色方案中,黑色正方形互不相连的着色方案如图所示:由此推断,当6n =时,黑色正方形互不相连的着色方案共有 种,至少有两个黑色正方形相连的着色方案共有 种.(结果用数值表示)【解析】1,2,3,4n =时,黑色正方形互不相连....的着色方案种数分别为2,3,5,8,由此可看出后一项总是前2项之和,故5n =时应为5813;6n +==时应为81321.+=所以6n =时,所有的着色方案种数共0123454666666664.N C C C C C C C =++++++=种故至少有两个黑色正方形相连..的着色方案共有642143-=种. 答案为21;43. (4)几何问题【例8】半径为1的两个圆⊙1O 、⊙2O 外切,l 是它们的一条外公切线,作⊙3O 和⊙1O 、⊙2O 、l 均相切,作⊙4O 和⊙2O 、⊙3O 、l 均相切……,作⊙1+n O 与⊙1-n O 、⊙n O 、l 均相切,求⊙8O 的半径.【解析】作1,n n O R l O S l -⊥⊥,过1+n O 作l 的平行线分别交1n n O R O S -、于P Q 、,作R O M O n n 1-⊥于M ,则11n n n O M PQ O P O Q ++==+,因为+1n O Q ===同理,1n n O P O M +===令n a =,则()112n n n a a a n +-=+≥,且121==a a , 3124232,3,a a a a a a =+==+=5346455,8,a a a a a a =+==+= 75686713,21,a a a a a a =+==+=所以8228111.21441r a === (5)函数问题【例9】(2012上海)已知()1,1f x x=+各项均为正数的数列{}n a 满足()121,n n a a f a +==.若20102012a a =,则2011a a += .【解析】设2010,a t =由20102012a a =,得:1,1tt=+解得12t =.则:201020081,1a t a ==+则2008,a t =同理()*212k a k N =∈. 又1211,,1n n a a a +==+则357123,,,235a a a ===91158,,813a a ==故2011813a a +== 4.以斐波那契数列的模型为背景的不等式证明问题 【例10】(2009陕西)已知数列{}n x 满足()1211,*21n nx x n N x +==∈+. (1)猜想数列{}2n x 的单调性,并证明你的结论;1112.65n n n x -+⎛⎫-≤ ⎪⎝⎭【解析】(1)因为1111,,21n nx x x +==+则111n n x x +=+,即111n n x x +=+ 所以22,3x =46513,,821x x ==由246,x x x >>猜想:数列{}2n x 的单调递减. 下面用数学归纳法证明.①当1n =时,命题成立;②假设n k =时, 222,k k a a +>易知20,k a >则当1n k =+时,222421231111k k k k a a a a ++++-=-++()()()()23212222123212311111111k k k kk k k k a a a a a a a a +++++++--++==++++()()()()22222221230.1111k k k k k k a a a a a a ++++-=>++++即()()21212,k k a a +++>1n k =+时,命题也成立.故待证等式成立.1211;6n x x x -=-=当2n ≥时,因101n x -<<,则1112n x -<+<,111,12n n x x -=>+所以()()()11111511112,12n n n n n x x x x x ----⎛⎫++=++=+≥ ⎪+⎝⎭ ()()1111111111n n n n n n n n x x x x x x x x -+----=-=++++ 21122255n n n n x x x x ---⎛⎫≤-≤-≤ ⎪⎝⎭1121212.565n n x x --⎛⎫⎛⎫≤-= ⎪⎪⎝⎭⎝⎭斐波那契数列包含着太多的神奇和奥秘,远比等差数列与等比数列的内涵丰富,更加令人陶醉!这也正是斐波那契数列的魅力所在.。
几个重要的特殊数列1.斐波那契数列莱昂纳多∙斐波那契(1175-1250)出生于意大利比萨市,是一名闻名于欧洲的数学家,其主要的著作有《算盘书》、《实用几何》和《四艺经》等。
在1202年斐波那契提出了一个非常著名的数列,即: 假设一对兔子每隔一个月生一对一雌一雄的小兔子,每对小兔子在两个月以后也开始生一对一雌一雄的小兔子,每月一次,如此下去。
年初时兔房里放一对大兔子,问一年以后,兔房内共有多少对兔子? 这就是非常著名的斐波那契数列问题。
其实这个问题的解决并不是很困难,可以用n F 表示第n 个月初时免房里的免子的对数,则有3,2,1321===F F F ,第2+n 个月初时,免房内的免子可以分为两部分:一部分是第1+n 个月初就已经在免房内的免子,共有1+n F 对;另一部分是第2+n 个月初时新出生的小免子,共有n F 对,于是有n n n F F F +=++`12。
这个数列的通项公式如何去求?特征根法:设二阶常系数线性齐次递推式为n n n qx px x +=++12(0,,1≠≥,q q p n 为常数),其特征方程为q px x+=2,其根为特征根。
因此对于斐波那契数列n n n F F F +=++`12,对应的特征方程为12+=x x ,其特征根为:251,25121-=+=x x ,所以可设其通项公式为nnn B A F ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=251251,利用初始条件2,121==F F 得⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+2251251125125122B A B A ,解得5251,5251--=+=B A 所以⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++1125125151n n n F 。
它的通项公式是以无理数的形式给出的,但用它计算出的每一项却都是整数。
斐波那契数列在数学竞赛的组合数学与数论中有较为广泛地应用。
与斐波那契数列相关的问题并解答
斐波那契数列是一个经典的数学问题,其中每个数字都是前两个数字的和。
斐波那契数列通常以0和1开始,后续的数字依次为1,2,3,5,8,13,21,34等。
以下是一些与斐波那契数列相关的问题及其解答:
1. 如何计算第n个斐波那契数?
解答:可以使用递归或迭代的方法计算第n个斐波那契数。
递归方法是将问题分解为更小的子问题,直到达到基本情况(如斐波那契数列的前两个数字)。
迭代方法是使用循环来计算每个数字,并保存中间结果。
2. 斐波那契数列有什么特点?
解答:斐波那契数列具有多个特点。
首先,每个数字都是前两个数字的和。
其次,随着数字的增加,相邻两个数字的比率接近黄金比例(约为1.618)。
另外,斐波那契数列在自然界中也有许多应用,如植物的叶子排列、螺旋壳的形状等。
3. 斐波那契数列有哪些应用?
解答:斐波那契数列在计算机科学、金融学和自然科学等领域有
多种应用。
在计算机科学中,它可以用于动态规划、递归算法和记忆化搜索等问题。
在金融学中,斐波那契数列可以用于分析股票市场的波动趋势。
此外,在自然科学中,斐波那契数列可以解释一些生物现象,如植物的叶子排列和花瓣的分布等。
4. 斐波那契数列有没有其他变体?
解答:是的,斐波那契数列有许多变体,如斐波那契数列模9后的结果、斐波那契素数等。
这些变体通常对原始的斐波那契数列进行了某种扩展或限制,以便研究不同的数学性质和特点。
以上是一些与斐波那契数列相关的问题及其解答。
斐波那契数列是一个有趣且重要的数学问题,其深入研究可以帮助我们更好地理解数学和自然界的规律。
斐波那契是欧洲中世纪颇具影响的数学家,公元1170年生于意大利的比萨,早年曾就读于阿尔及尔东部的小港布日,后来又以商人的身份游历了埃及、希腊、叙利亚等地,掌握了当时较为先进的阿拉伯算术、代数和古希腊的数学成果,经过整理研究和发展之后,把它们介绍到欧洲。
公元1202年,斐波那契的传世之作《算法之术》出版。
在这部名著中,斐波那契提出了以下饶有趣味的问题:假定一对刚出生的小兔一个月后就能长成大兔,再过一个月便能生下一对小兔,并且此后每个月都生一对小兔。
一年内没有发生死亡。
问一对刚出生的兔子,一年内能繁殖成多少对兔子?图 1 逐月推算,我们可以得到数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233。
这个数列后来便以斐波那契的名字命名。
数列中的每一项,则称为“斐波那契数”。
第十三位的斐波那契数,即为一对刚出生的小兔,一年内所能繁殖成的兔子的对数。
这个数字等于233。
从斐波那契数的构造明显看出:斐被那契数列从第三项起,每项都等于前面两项的和。
假定第n项斐波那契数为,于是我们有:通过以上关系式,我们可以一步一个脚印地算出任意,不过,当n很大时,推算是很费事的。
我们必须找到更为科学的计算方法。
为此,我们在以下一列数中去导求满足关系式的解答。
解上述q的一元二次方程得: [!--empirenews.page--] 。
据此,设,并结合,可确定α,β,从而可以求出:以上公式是法国数学家比内首先求得的,通称比内公式。
令人惊奇的是,比内公式中的是用无理数的幂表示的,然而它所得的结果却是整数。
读者不信,可以找几个n的值代进去试试看!斐波那契数列有许多奇妙的性质,其中有一个性质是这样的:有兴趣的读者,不难自行证明上述等式。
斐波那契数列的上述性质,常被用来构造一些极为有趣的智力游戏。
例如,美国《科学美国人》杂志就曾刊载过一则故事:一位魔术师拿着一块边长为8英尺的正方形地毯,对他的地毯匠朋友说:“请您把这块地毯分成四小块,再把它们缝成一块长13英尺,宽5英尺的长方形地毯。
”这位匠师对魔术师算术之差深感惊异,因为商者之间面积相差达一平方英尺呢!可是魔术师竟让匠师用图2和图3的办法达到了他的目的!这真是不可思议的事!亲爱的读者,你猜得到那神奇的一平方英尺究竟跑到哪儿去呢?斐波那契数列在自然科学的其他分支,也有许多应用。
例如,树木的生长,由于新生的枝条,往往需要一段“休息”时间,供自身生长,而后才能萌发新枝。
所以,一株树苗在一段间隔(如图4),例如一年,以后长出一条新枝;第二年新枝“休息”,老枝依旧萌发;此后,老枝与“休息”过一年的枝同时萌发,当年生的新枝则次年“休息”。
这样,一株树木各个年份的枝桠数,便构成斐波那契数列。
这个规律,就是生物学上著名的“鲁德维格定律”。