小學生也可以寫出的,複雜數列-斐波那契數列

2021-01-07 小淼談教育

數學界有很多神奇的數字,例如,黃金分割比0.618在自然界很多地方都有應用,人體軀幹的比值,許多建築的比例,甚至著名畫家達文西的名作也採用了黃金分割比的繪畫方式《最後的晚餐》《蒙娜麗莎》等等。

但你知道嗎?有一個數列與黃金分割比就有著不可名狀的關係,而且它的特性非常的多,關鍵這個數列還非常簡單,小學生都可以寫出來。

今天我們就來著重講一下這個數列,斐波那契數列的4個特性。

1. 數列前兩項之和等於第三項

如果設F(n)為該數列的第n項(n∈N*),那麼這句話可以寫成如下形式::F(n)=F(n-1)+F(n-2)

以上就是斐波那契數列的官方定義。其實只要把數列擺出來,我們就可以很明確的看到特性了。1,1,2,3,5,8,13,21,34...,看到了嗎,第3項的值等於第1項加第2項,第4項的值等於第2項加上第3項,以此類推,每一項的值都等於前兩項之和。

是不是連小學生也可以寫出來呢!

2. 矩形面積

由於斐波那契數列獨特的性質,前兩項之和等於第三項,導致以斐波那契數列為邊長的正方形,總能拼成一個矩形。而矩形的邊長為F(n)和F(n-1)+F(n)。

3. 質數數量

都知道,質數是2,3,5,7,11...等,除了1和它本身沒有任何因數的自然數。斐波那契數列也與質數有著緊密的關係。每3個連續數中,有且只有一個被2整除;每4個連續數中,有且只有一個被3整除,以此類推,第n個連續數中有且只被第n-2個質數整除。

4. 黃金分割比

而這一項就更簡單了,斐波那契數列越往後,前一項與後一項的比值就越接近黃金分割比0.6180339。我們可以簡單的算一算,144÷233=0.6180257,233÷377=0.6180371353,數值越來越接近黃金分割比。

在現實生活中,斐波那契數列也是非常常見的。例如在樹木生長上,每株樹苗每年長出一枝新枝,第二年,新枝休息,老枝繼續生長出新枝,第三年繼續,第二年生長出來的新枝休息,老枝和第一年的新枝繼續生長新枝,每年的樹枝數就構成了斐波那契數列。

除了在自然界中,數學界問題的應用也不少。有一個數學問題不知道大家眼熟不,我給大家重新複習一下。

現有長為143cm的鐵絲,要截成n段(n>2),每段的長度不能小於1cm,如果其中任意3小段都不能拼成三角形,問n最大可以是多少?

這其實就是典型的斐波那契數列的應用了,我們知道,想要組成一個三角形,那任意兩邊之和不能大於第3邊。而斐波那契數列恰恰就正好不符合這個條件。而每段的長度又不能小於1cm,正好就是1,1,2,3,5,8,13,21,34,55。到此,所有段的長度相加正好等於143cm,而n的數量為10段,解決了這個數學問題。

這就是神奇的斐波那契數列,其實除了以上幾點特性,斐波那契還有很多好玩的特性,與楊輝三角的關係等等,感興趣的可以直接搜索一下。數學與大自然的關係可是妙不可言的。

(圖片轉自網絡,侵權刪)

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