斐波那契数列
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斐波那契数值
斐波那契数列是一组数列,其每个数字都是前两个数字之和。
数列的前几个数字为0、1、1、2、3、5、8、13、21等。
这些数字在自然界中广泛存在,如植物的叶序、螺旋形状等。
斐波那契数列不仅在数学领域有重要意义,还被应用在计算机编程、金融学、生物学等领域。
斐波那契数列的递推公式为:F[0]=0,F[1]=1,F[n]=F[n-1]+F[n-2](n>=2)。
在编程中,可以使用递归或循环等方式来计算斐波那契数列。
斐波那契数列的性质十分有趣,例如,相邻两项的比值越来越接近黄金分割比例(约为1.618),并且随着数列项数的增加,其比值越来越接近黄金分割点的值。
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斐波那契数列性质
斐波那契数列性质:
性质1:每n个斐波那契数中有且仅有1个数能被F(n)整除。
性质2:10个连续的斐波那契数相加的和一定是11的倍数,且等于第7个数的11倍。
性质3:斐波那契数列前n项和等于第n+2项减1。
性质4:前n个项数为奇数的斐波那契数之和等于第2n个斐波那契数,或者说,第偶数项的斐波那契数等于其前面所有奇数项斐波那契数之和。
性质5:前n个项数为偶数的斐波那契数之和等于第2n+1个斐波那契数减1,或者说,第奇数项的斐波那契数等于其前面所有偶数项斐波那契数之和再加1。
斐波那契数列的几条性质及其证明斐波那契数列也叫兔子数列,它的前几项是1、1、2、3、5、8、13、21、34、55……,递推公式是:n a =1-n a +2-n a ,其中1a =2a =1。
1、斐波那契数列前n 项的和等于第n +2项的值减去1。
即:1a +2a +…+1-n a +n a =2+n a -1证明:左边=2a +1a +2a +…+1-n a +n a -2a=(2a +1a )+2a +…+1-n a +n a -2a根据递推公式n a =1-n a +2-n a 得:上式 =(3a +2a )+…+1-n a +n a -2a 以此类推最后得:左边=1+n a +n a -2a =2+n a -2a =2+n a -1。
等式得证。
2、斐波那契数列前n 项的平方和等于第n 项和第n +1项的值乘积。
即:21a +22a +……+2n a =n a 1+n a证明:根据递推公式n a =1-n a +2-n a 得,左边=21a +2a (3a -1a )+3a (4a -2a )+……+n a (1+n a -1-n a )=21a +2a 3a - 1a 2a +3a 4a -2a 3a +……+n a 1+n a -1-n a n a因为21a =1a 2a ,所以合并同类项后得,左边=n a 1+n a 。
等式得证。
3、斐波那契数列前n 项相邻两项乘积之和,当n 是奇数时等于第n +1项的值的平方,当n 是偶数时等于第n 项和第n +2项的值之积。
即:1a 2a +2a 3a +……+n a 1+n a 当n 是奇数时等于21+n a ,当n 是偶数时等于n a 2+n a 。
证明:(1)、当n 是奇数时,1a 2a +2a 3a +……+n a 1+n a =21+n a左边=1a 2a +2a (4a -2a )+3a 4a +4a (6a -4a )+……+1-n a (1+n a -1-n a )+n a 1+n a =1a 2a +2a 4a -2a 2a +3a 4a +4a 6a -4a 4a +……+1-n a 1+n a -1-n a 1-n a +n a 1+n a 因为1a 2a =2a 2a ,所以上式=2a 4a +3a 4a +4a 6a -4a 4a +……+1-n a 1+n a -1-n a 1-n a +n a 1+n a =(2a +3a )4a -4a 4a +(4a +5a )6a -6a 6a +……-1-n a 1-n a +(1-n a +n a )1+n a根据递推公式n a =1-n a +2-n a 得:上式 =4a 4a -4a 4a +6a 6a -6a 6a +……+1-n a 1-n a -1-n a 1-n a +1+n a 1+n a=21+n a等式得证。
“斐波那契数列(Fibonacci)”的发明者,是意大利数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci,生于公元1170年,卒于1240年,籍贯大概是比萨)。
他被人称作“比萨的列昂纳多”。
1202年,他撰写了《珠算原理》(Liber Abaci)一书。
他是第一个研究了印度和阿拉伯数学理论的欧洲人。
他的父亲被比萨的一家商业团体聘任为外交领事,派驻地点相当于今日的阿尔及利亚地区,列昂纳多因此得以在一个阿拉伯老师的指导下研究数学。
他还曾在埃及、叙利亚、希腊、西西里和普罗旺斯研究数学。
斐波那契数列通项公式斐波那契数列指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、……这个数列从第三项开始,每一项都等于前两项之和。
它的通项公式为:(见图)(又叫“比内公式”,是用无理数表示有理数的一个范例。
)有趣的是:这样一个完全是自然数的数列,通项公式居然是用无理数来表达的。
斐波那契数列在自然界中的体现“斐波那契数列(Fibonacci)”的发现者,是意大利数学家列昂纳多•斐波那契。
斐波那契数列指的是这样一个数列:1、1、2、3、5、8、1 3、21、……仔细观察这个数列,从第三项开始,每一项都等于前两项之和。
斐波那契数列是怎么得到的呢?它与自然界又有什么样的关系?>>斐波那契数列别名斐波那契数列又因数学家列昂纳多•斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”。
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,生下一对小兔子共有两对;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:经过月数:--1--2--3--4--5--6--7---8---9---10--11---12兔子对数:--1--1--2--3--5--8--13--21--34—55--89--1 44表中数字1,1,2,3,5,8---构成了一个数列。
斐波那契数列一、简介斐波那契数列(Fibonacci),又称黄金分割数列,由数学家斐波那契最早以“兔子繁殖问题”引入,推动了数学的发展。
故斐波那契数列又称“兔子数列”。
斐波那契数列指这样的数列:1,1,2,3,5,8,13,……,前两个数的和等于后面一个数字。
这样我们可以得到一个递推式,记斐波那契数列的第i项为F i,则F i=F i-1+F i-2.兔子繁殖问题指设有一对新生的兔子,从第三个月开始他们每个月都生一对兔子,新生的兔子从第三个月开始又每个月生一对兔子。
按此规律,并假定兔子没有死亡,10个月后共有多少个兔子?这道题目通过找规律发现答案就是斐波那契数列,第n个月兔子的数量是斐波那契数列的第n项。
二、性质如果要了解斐波那契数列的性质,必然要先知道它的通项公式才能更简单的推导出一些定理。
那么下面我们就通过初等代数的待定系数法计算出通项公式。
令常数p,q满足F n-pF n-1=q(F n-1-pF n-2)。
则可得:F n-pF n-1=q(F n-1-pF n-2)=q2(F n-2-pF n-3)=…=q n-2(F2-pF1)又∵F n-pF n-1=q(F n-1-pF n-2)∴F n-pF n-1=qF n-1-pqF n-2F n-1+F n-2-pF n-1-qF n-1+pqF n-2=0(1-p-q)F n-1+(1+pq)F n-2=0∴p+q=1,pq=-1是其中的一种方程组∴F n-pF n-1= q n-2(F2-pF1)=q n-2(1-p)=q n-1F n=q n-1+pF n-1=q n-1+p(q n-2+p(q n-3+…))=q n-1+pq n-2+p2q n-3+…+p n-1不难看出,上式是一个以p/q为公比的等比数列。
将它用求和公式求和可以得到:F n=q n−1[(pq)n−1]pq−1=p n−q np−q而上面出现了方程组p+q=1,pq=-1,可以得到p(1-p)=-1,p2-p-1=0,这样就得到了一个标准的一元二次方程,配方得p2-p+0.25=1.25,(p-0.5)2=1.25,p=±√1.25+0.5。
斐波那契数列常用结论
1斐波那契数列
斐波那契数列又称黄金分割数列,是指从0和1开始,之后的每一项都是前两项之和的自然数序列,即:F(0)=0,F(1)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n>1,n∈N*),那么形成了如下数列:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,……
斐波那契数列可以用来表示各种有规律变化的现象,如天文学中行星轨道运行的规律、物理学中光衍射和电磁波传播的规律、生物学中由细胞分裂形成的规律等。
2常用结论
1.黄金比例
斐波那契数列中的两个相邻数的比值,比如5和8的比为8/5等于1.618,34和55的比为55/34也等于1.618。
这就是著名的黄金分割比例,也常被称为黄金比例,具有美观耐看性,在艺术、建筑中广泛应用。
2.斐波那契数列的通项公式
从斐波那契数列的定义可以发现,任何一项的斐波那契数都可以用前两项来计算出来,比如F(5)=F(4)+F(3),那么我们可以用下面这个公式来表示斐波那契数列的每一项:F(n)=F(n-1)+F(n-2),这就可以用来计算出任意的项的斐波那契数了。
3.斐波那契数列的正则表达式
斐波那契数列可以用下面的正则表达式完美地描述出来:
F(n)=2*F(n-1)+F(n-2),用此正则表达式可以轻松实现斐波那契数列的自动构建。
4.完美数
斐波那契数列中的完美数是指那些满足F(n)=2^n-1的斐波那契数,即F(0)=0,F(1)=1,F(2)=3,F(3)=7,F(4)=15,F(5)=31,如果除了0和1外,它们都等于2的次方数减1,都称之为完美数。
从上面几条结论来看,斐波那契数列不仅应用于数学领域,在多个领域也有着广泛的应用,对于研究具有重要意义。
斐波那契数列
斐波那契是意大利的数学家。
他是一个商人的儿子。
儿童时代跟随父亲到了阿尔及利亚,在那里学到了许多阿拉伯的算术和代数知识,从而对数学产生了浓厚的兴趣。
长大以后,因为商业贸易关系,他走遍了许多国家,到过埃及、叙利亚、希腊、西西里和法兰西。
每到一处他都留心搜集数学知识。
回国后,他把搜集到的算术和代数材料,进行研究、整理,编写成一本书,取名为《算盘之书》,于1202年正式出版。
这本书是欧洲人从亚洲学来的算术和代数知识的整理和总结,它推动了欧洲数学的发展。
其中有一道“兔子数目”的问题是这样的:
一个人到集市上买了一对小兔子,一个月后,这对小兔子长成一对大兔子。
然后这对大兔子每过一个月就可以生一对小兔子,而每对小兔子也都是经过一个月可以长成大兔子,长成大兔后也是每经过一个月就可以生一对小兔子。
那么,从此人在市场上买回那对小兔子算起,每个月后,他拥有多少对小兔子和多少对大兔子?
这是一个有趣的问题。
当你将小兔子和大兔子的对数算出以后,你将发现这是一个很有规律的数列,而且这个数列与一些自然现象有关。
人们为了纪念这位兔子问题的创始人,就把这个数列称为“斐波那契数列”。
你能把兔子的对数计算出来吗?
解:可以这么推算:
第一个月后,小兔子刚长成大兔子,还不能生小兔子,所以只有一对大兔子。
第二个月后,大兔子生了一对小兔子,他有了一对小兔子和一对大兔子。
第三个月后,原先的大兔子又生了一对小兔子,上月出生的小兔子也长成了大兔子,他共有一对小兔子和两对大兔子。
第四个月后,两对大兔子各生一对小兔子,上月出生的小兔子又长成了大兔子,他共有两对小兔子和三对大兔子。
第五个月后,三对大兔子各生一对小兔子,上月出生的两对小兔子也长成了大兔子,他共有三对小兔子和五对大兔子。
……
以此类推,可知:每月的小兔子对数等于上月大兔子的对数,每月大兔子的对数等于上月大兔子与小兔子的对数之和。
我们把大小兔子的对数写成上下两行,从买回小兔子算起,每个月后他所拥有的兔子对数便是:
仔细观察两行数发现它们是很有规律的:每行数,相邻的三项中,前两项的和便是第三项。
有趣的是:雏菊花花蕊的蜗形小花,有21条向右转,有34条向左转,而21和34,恰是斐波那契数列中相邻的两项;松果树和菠萝表面的凸起,它们的排列也分别成5∶8和8∶13这样的比例,也是斐波契数列中相邻两项的比。
这个数列不仅在数学、生物学中,还在物理、化学中经常出现,而且它还具有很奇特的数学性质,真是令人叫绝!。