浅谈斐波那契数列的真善美
斐波那契数列及其性质
裴波纳契数列及其性质在现实生活中,我们经常会遇到类似“数列”变化的一系列经济问题,裴波纳契数列出现在我们生活中的方方面面,一些问题不仅可以用裴波纳契数列表示,而且本质上就是裴波纳契数列,可见裴波纳契数列在很多数学分支都有很广泛的应用,因此研究裴波纳契数列非常必要。
本文通过探讨裴波纳契数列的性质,进一步掌握数列的数字排列、增减变化、波动趋势等数项之间的变化规律,继而给出一系列与裴波纳契数列相关问题的解决方案,特别是对中学数学教育中,如何让学生巧妙解题具有启发作用。
1. 裴波纳契数列的由来斐波那契,公元13世纪意大利数学家,在他的著作《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?问题的解答思路:将每个月的兔子总对数列出来即可(需考虑到每个月具有生殖能力的兔子的对数),如下:月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 小兔子数(对) 1 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89大兔子数(对)0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144兔子总数(对) 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233所以一年后(即第13个月初),繁殖的兔子共有233对。
仔细观察,可以看出上面列出的兔子对数呈现出一个有趣的变化规律:即从第3个月起,每个月的兔子对数都是前两个月的兔子对数之和,把这些数字按照相同的规律推算到无穷多项,就构成了一列数列{}n F:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55……,人们就把它称为裴波纳契数列,而将这个数列中的每一项称为“裴波纳契数”。
2. 生活中常见的裴波纳契数列数学模型:假如我们把{}n F 设为裴波纳契数列,不难发现数列{}n F 是由递推关系式:21F F =,213F F F +=,……,21--+=n n n F F F ()3≥n ()* 所给出的一个数列。
斐波那契数列及其性质
裴波纳契数列及其性质在现实生活中,我们经常会遇到类似“数列”变化的一系列经济问题,裴波纳契数列出现在我们生活中的方方面面,一些问题不仅可以用裴波纳契数列表示,而且本质上就是裴波纳契数列,可见裴波纳契数列在很多数学分支都有很广泛的应用,因此研究裴波纳契数列非常必要。
本文通过探讨裴波纳契数列的性质,进一步掌握数列的数字排列、增减变化、波动趋势等数项之间的变化规律,继而给出一系列与裴波纳契数列相关问题的解决方案,特别是对中学数学教育中,如何让学生巧妙解题具有启发作用。
1. 裴波纳契数列的由来斐波那契,公元13世纪意大利数学家,在他的著作《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?问题的解答思路:将每个月的兔子总对数列出来即可(需考虑到每个月具有生殖能力的兔子的对数),如下:月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213小兔子数(对) 1 0 1 1 2 3 5 8 13 21345589大兔子数(对)0 1 1 2 3 5 8 13 21345589144兔子总数(对) 1 1 2 3 5 8 13 21345589144233所以一年后(即第13个月初),繁殖的兔子共有233对。
仔细观察,可以看出上面列出的兔子对数呈现出一个有趣的变化规律:即从第3个月起,每个月的兔子对数都是前两个月的兔子对数之和,把这些数字按照相同的规律推算到无穷多项,就构成了一列数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55……,人们就把它称为裴波纳契数列,而将这个数列中的每一项称为“裴波纳契数”。
2. 生活中常见的裴波纳契数列数学模型:假如我们把设为裴波纳契数列,不难发现数列是由递推关系式:,,……,所给出的一个数列。
从而,我们就可以轻而易举地算出两年,三年……以后的兔子数。
神奇的斐波那契数列
神奇的斐波那契数列一、斐波那契数列中世纪最有才华的数学家斐波那契(1175年~1259年)出生在意大利比萨市的一个商人家庭。
因父亲在阿尔及利亚经商,因此幼年在阿尔及利亚学习,学到不少时尚未流传到欧洲的阿拉伯数学。
成年以后,他继承父业从事商业,走遍了埃及、希腊、叙利亚、印度、法国和意大利的西西里岛。
斐波那契是一位很有才能的人,并且特别擅长于数学研究。
他发现当时阿拉伯数学要比欧洲大陆发达,因此有利于推动欧洲大数学的发展。
他在其他国家和地区经商的同时,特别注意搜集当地的算术、代数和几何的资料。
回国后,便将这些资料加以研究和整理,编成《算经》(1202年,或叫《算盘书》)。
《算经》的出版,使他成为一个闻名欧洲的数学家。
继《算经》之后,他又完成了《几何实习》(1220年)和《四艺经》(1225年)两部著作。
《算经》在当时的影响是相当巨大的。
这是一部由阿拉伯文和希腊文的材料编译成拉丁文的数学著作,当时被认为是欧洲人写的一部伟大的数学著作,在两个多世纪中一直被奉为经典著作。
在里面,记载着大量的代数问题及其解答,对于各种解法都进行了严格的证明。
斐波那契发现了一组对世界产生深远影响的神奇数字。
这组数字为0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765, 10946,......这组数字存在着许多神奇而有趣的规律,其中的规律直到今天还在被源源不断地挖掘出来。
1、从第三个数字开始,后一个数字都等于前两个数字之和。
如2+3=5,3+5=8,34+55=89……2、随着数列项数的增加,每一个数字与后一个数字的比值无限接近于0.618。
如2/3=0.666,5/8=0.625,21/34=0.6176,34/55=0.6181,55/89=0.6179……二、黄金分割在各领域的广泛运用由斐波那契数列引发的0.618是个神奇的数字,它具有严格的比例性、艺术性、和谐性,蕴藏着很深的美学价值。
数学之美斐波那契数列
数学之美斐波那契数列数学之美:斐波那契数列斐波那契数列是一种奇妙而美丽的数学序列,它以其独特的规律和特性闻名于世。
从古至今,斐波那契数列一直是数学中备受研究和探索的重要对象。
本文将深入探讨斐波那契数列的定义、性质以及其在数学和实际生活中的应用。
一、斐波那契数列的定义斐波那契数列最初由13世纪的意大利数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)提出。
该数列以0和1开始,随后的每个数字都是前两个数字的和。
具体地,斐波那契数列的定义如下:F(0) = 0F(1) = 1F(n) = F(n-1) + F(n-2) (n ≥ 2)通过这一简单的定义,我们可以得到斐波那契数列的前几个数:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55... 以此类推。
二、斐波那契数列的性质斐波那契数列独特的性质使其成为了数学界一个备受关注的对象。
下面将介绍几个斐波那契数列的重要性质。
1. 黄金分割比例斐波那契数列中的相邻两个数之间,其比值逐渐趋近于一个固定的数值,即黄金分割比例(Golden Ratio),通常用希腊字母φ(phi)表示。
黄金分割比例约等于1.6180339887。
2. 黄金矩形与黄金螺旋基于黄金分割比例,可以构造出一系列特殊的矩形,即黄金矩形。
黄金矩形的长和宽之比等于黄金分割比例。
而当这些黄金矩形排列时,可以形成一种优美且对称的螺旋形态,即黄金螺旋。
3. 数学规律性与递推关系斐波那契数列所展现的数学规律性极其有趣。
每个数都可以由前两个数通过加法获得,这种递推关系使得数列中的个数无穷无尽。
三、斐波那契数列的应用除了在数学领域中引发了广泛的研究外,斐波那契数列还在现实生活中发现了一些有趣的应用。
1. 自然界中的斐波那契数列斐波那契数列的规律在自然界中也能找到许多身影。
例如,很多植物的花朵、树叶、果实等呈现出斐波那契数列的分布规律。
同样,许多动物的身体结构也符合斐波那契数列的比例。
认识斐波那契数列:什么是斐波那契数列?有何特点?
斐波那契数列,又被称为黄金分割数列或兔子数列,是一种在数学上极为著名且有趣的数列。
它由意大利数学家莱昂纳多·斐波那契在《计算之书》(Liber Abaci)中首次提出。
斐波那契数列不仅是数学领域的研究对象,更在日常生活中、自然界以及科学研究中展现出其独特魅力和重要性。
下面,我们将深入探讨斐波那契数列的定义、特点、以及其广泛的应用。
一、斐波那契数列的定义斐波那契数列是这样一组数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,……,其中每一个数字都是前两个数字的和。
具体来说,斐波那契数列的定义如下:F(0) = 0F(1) = 1F(n) = F(n-1) + F(n-2),其中n≥2二、斐波那契数列的特点1. 递推公式:斐波那契数列的每一项都是其前两项的和,这是其最显著的特点。
这一特点使得斐波那契数列可以通过递推的方式轻松地计算出来。
2. 黄金分割率:斐波那契数列与黄金分割率(φ = (√5 - 1) / 2 ≈ 0.618)有着密切的联系。
当斐波那契数列的项数趋于无穷大时,相邻两项的比值会趋近于黄金分割率。
这一性质使得斐波那契数列在美学、建筑、艺术等领域具有广泛的应用。
3. 对称性:斐波那契数列具有一种神奇的对称性。
具体来说,对于任意正整数n,都有F(n) = F(n-1) + F(n-2) = F(n+1) - F(n-1)。
这种对称性使得斐波那契数列在数学上具有独特的美感。
4. 递归性质:斐波那契数列是一种递归数列,这意味着每一项都可以通过递归的方式来表示。
例如,F(5) = F(4) + F(3) = (F(3) + F(2)) + F(3) = 2F(3) + F(2) = 2(F(2) + F(1)) + F(2) = 3F(2) + 2F(1) = 3×1 + 2×1 = 5。
这种递归性质使得斐波那契数列在计算上具有较大的灵活性。
三、斐波那契数列的应用斐波那契数列作为一种重要的数学概念,其在各个领域都有着广泛的应用。
斐波那契数列的神奇之处
斐波那契数列的神奇之处斐波那契数列(Fibonacci sequence)起源于20世纪初期,由意大利数学家列奥纳多·斐波那契(L.Fibonacci)发现,并以他的名字来命名。
这个数列由数列中的前两个数0和1开始,后面的每个数都等于前面两个数之和。
数列的前几个数字为0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144……下面就让我们来探讨一下斐波那契数列的神奇之处。
1. 出现在自然界和人工制品中斐波那契数列不仅仅在数学上有意义,它还出现在自然界和人工制品中。
例如,一些植物的花序和果枝排列,他们的叶子数量、蜂房中蜂窝的排列等等,都符合斐波那契数列的规律。
同样,一些人工制品中也出现过斐波那契数列,比如乐器中的管长或键盘数目等等。
2. 黄金比例与斐波那契数列的关系斐波那契数列与黄金比例有着密切的关系。
所谓黄金比例就是两个数数量之和与较大的数之比等于较大的数之比与较小的数之比相等,这个比例约为1:1.618。
这种比例出现在各个领域,包括艺术、建筑、金融等等。
而斐波那契数列中相邻数之比很接近黄金比例,随着数列长度的增加,这个比例会越来越接近黄金比例。
3. 应用于投资和财务领域斐波那契数列在投资和财务领域有着广泛的应用。
投资者们往往利用这个数列来预测股票市场的走势,以及判断股票是否被高估或低估。
此外,在财务领域中,斐波那契数列也被用来解决各种问题,比如预测银行借贷期限、计算贷款等。
4. 数学问题的研究斐波那契数列一直是数学研究的重点之一。
从初中的数列和级数开始,到高中的函数、极限和导数等等,都与斐波那契数列有关。
这个数列也是数论和组合数学领域中一些基础问题的研究对象,如偏序关系、数的表示问题等等。
5. 算法和计算机编程斐波那契数列在算法和计算机编程中也发挥了重要的作用。
它是许多算法问题的基础,比如欧几里德算法、矩阵求幂算法等等。
此外,在计算机编程中,斐波那契数列也被用来解决一些实际的问题,比如优化代码性能、加密算法等等。
神奇的数列——斐波那契数列
神奇的数列——斐波那契数列斐波那契数列之美斐波那契是一位数学家,生于公元1170年,籍贯大概是比萨,卒于1240年后。
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。
斐波那契数列因他解决兔子繁殖的应用题而引入,故又称为“兔子数列”。
除此之外,他对欧洲数学的另一大贡献就是引进阿拉伯数字,从而取代了复杂的罗马计数法。
有这样一个数列:1、1、2、3、5、8、13、21、34……前两个元素为1,其他元素均为前两个元素和。
在数学上以如下递归的方法定义:这就是斐波那契数列的数学定义。
奇妙的属性随着数列项数的增加,前一项与后一项之比越来越逼近黄金分割的数值0.6180339887……从第二项开始,每个奇数项的平方都比前后两项之积多1,每个偶数项的平方都比前后两项之积少1。
(注:奇数项和偶数项是指项数的奇偶,而并不是指数列的数字本身的奇偶,比如第四项3是奇数,但它是偶数项,第五项5是奇数,它是奇数项,如果认为数字3和5都是奇数项,那就误解题意,怎么都说不通)如果你看到有这样一个题目:某人把一个8*8的方格切成四块,拼成一个5*13的长方形,故作惊讶地问你:为什么64=65?其实就是利用了斐波那契数列的这个性质:5、8、13正是数列中相邻的三项,事实上前后两块的面积确实差1,只不过后面那个图中有一条细长的狭缝,一般人不容易注意到。
斐波那契数列的第n项同时也代表了集合{1,2,...,n}中所有不包含相邻正整数的子集个数。
斐波那契数列(f(n),f(0)=0,f(1)=1,f(2)=1,f(3)=2……)的其他性质:f(0)+f(1)+f(2)+…+f(n)=f(n+2)-1f(1)+f(3)+f(5)+…+f(2n-1)=f(2n)f(2)+f(4)+f(6)+…+f(2n) =f(2n+1)-1[f(0)]^2+[f(1)]^2+…+[f(n)]^2=f(n)·f(n+1)f(0)-f(1)+f(2)-…+(-1)^n·f(n)=(-1)^n·[f(n+1)-f(n)]+1f(m+n-1)=f(m-1)·f(n-1)+f(m)·f(n)利用这一点,可以用程序编出时间复杂度仅为O(log n)的程序。
浅谈菲波纳契数列的内涵和应用价值
欢迎共阅浅谈菲波纳契数列的内涵和应用价值99数学本四班莫少勇指导教师孙丽英摘要本文从菲波那契数列出发,通过探究其数学内涵和它在实际生活中的应用,提高学生对数学的欣赏能力,初步建立数学建模的思想,从而提高用数学知识分析实际问题的能力。
关键词Fibonacci 数列黄金数优选法数学美不仅有形式的和谐美,而且有内容的严谨美;不仅有语言的简明、精巧美,而且有公式、定理的结构整体美;不仅有逻辑、抽象美,而且有创造应用美。
古希腊的毕达哥拉斯学派,首先从数的比例中求出美的形式,发现了黄金数。
神奇的菲波纳契数列正是黄金数之后的一大发现,它又被誉为“黄金数列”。
一. Fibonacci 数列的由来Fibonacci 数列的提出,当时是和兔子的繁殖问题有关的,它是一个很重要的数学模型。
这个问题是:有小兔一对,若第二个月它们成年,第三个月生下小兔一对,以后每月生产一对小兔,而所生小兔亦在第二个月成年,第三个月生产另一对小兔,以后亦每月生产小兔一对,假定每产一对小兔必为一雌一雄,且均无死亡,试问一年后共有小兔几对?对于n=1,2,……,令F n 表示第n 个月开始时兔子的总对数,B n 、A n 分别是未成年和成年的兔子(简称小兔和大兔)的对数,则F n =A n +B n根据题设,有这串数列的特点是:其中任一个数都是前两数之和。
这个兔子问题是意大利数学家梁拿多(Leomardo )在他所着的《算盘全集》中提出的,而梁拿多又名菲波纳契(Fibonacci ),所以这个数列称作菲波纳契数列,其中每一项称作Fibonacci 数。
它的通项是F n =51[(251+)n+1-(251-)n+1],由法国数学家比内(Binet )求出的。
二.Fibonacci 数列的内涵(1)Fibonacci 数列的通项的证明我们可以通过求解常系数线性齐次递推关系或者利用生成函数法来实现。
证法一:∵菲波纳契数列是一个2阶的线性齐次递推关系,它的递推方程是x 2-x-1=0, 特征根是251±∴通解是F n =C 1(251+)n +C 2(251-)n代入初值来确定C 1、C 2,得方程组 解这个方程组得 C 1=51251+,C 2=51-251- ∴原递推关系的解是 F n =51[(251+)n+1-(251-)n+1]证法二:设F n 的生成函数为F(x),则有 F(x)=F 0+F 1x+F 2x 2+……+F n x n +……x(F(x)-F 0)=F 1x 2+F 2x 3+…F n-1x n +……x 2F(x)=F 0x 2+F 1x 3+……把以上式子的两边由上而下作差得F(x)(1-x-x 2)+x=F 0+F 1x+(F 2-F 1-F 0)x 2+(F 3-F 2-F 1)x 3+…… =1+x+0+0+…… ∴F(x)=211xx --=)2511)(2511(1x x --+-=x A2511+-+x B2511--由⎪⎩⎪⎨⎧=++-=+0)251()251(1B A B A 解得A=5251+,B=5215- ∴F(x)=5251+k k k x )251(0∑∞=+-5215-kk k x )251(0∑∞=- ∴取x=1,k=n ,则F n =51[(251+)n+1-(251-)n+1](2)在Fibonacci 数列中,前后两项的比值1+n nF F 是以黄金数0.618为极限的。
从斐波那契数列感受数学之美
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其次在进行化学实验时,也要引导、鼓励学生不断改进实 验设计 ( 如用一氧化碳还原氧化铜实验,可将尾气先通人澄清 石灰水,再点燃或循环使用 ),这样不仅节约了药品,同时减 少了废液、废渣和有害气体的产生;实验后的废液、废渣尽可 能回收利用 ( 如银镜反应的废液的回收利用 );若不能回收利用 的,则应倒在规定的地方。以便清理。在实验过程中,注重环 保问题,不仅可以大大减少环境污染,而且能使学生经常地受 到直观的环境保护的教育。
当 u,v 全部为 0 时,数列 {rn} 是每一项 u2+v2 ≠ 0.
参考文献: [1] 徐长林 . 关于斐波那契数列及一般递归数列部分极限的 研究 [J]. 陕西学前师范学院学报,1995 (4):62-64. [2] 李德成 .Fibonacci 数列一个性质的巧妙发现与证明 [J]. 上海中学数学,2009 (11):36-37. [3] 陈思尧 . 黄金分割与斐波那契数列的证明与研究 [J]. 上 海中学数学,2014 (4):9-11.
(二)任意相邻 k 项的比值极限情形 本小节将上一小节的比值极限推广到相邻 k 项,下文
给出 极限的存在情况及其取值,这里 k 为任意固定正 整数。
当
.
因此,当数列 {rn} 中,前两项满足
时,数列
{ } 的极限是存在的,并且该值为黄金分割比例的 k 次方。 三、小结 本文主要得到了斐波那契数列的极限情况和黄金分割
的取值可以是 0,1,2,…, . 由分类加法,我们可以得到,
其中,φ1,ψ1 满足,
可以解得,
下文探讨数列 { } 极限的存在情况及其取值。
当
.
(三)斐波那契数列与黄金分割
黄金分割:在线段 AB 中有一点 C,若
大自然中斐波那契数列
大自然中斐波那契数列大自然中的斐波那契数列斐波那契数列是一个在数学中非常著名的数列,它起源于大自然,广泛存在于自然界的各个角落。
斐波那契数列的特点是每个数字都是前两个数字之和,即从第三个数字开始,每个数字都是它前面两个数字之和。
这个数列在大自然中的出现频率之高,令人惊奇。
斐波那契数列最早由意大利数学家斐波那契在13世纪提出,并在他的著作《计算之书》中详细阐述。
然而,斐波那契数列并不仅仅存在于数学中,它在大自然中的广泛应用也引起了科学家们的极大兴趣。
斐波那契数列在植物的生长中起到了重要的作用。
例如,树枝的分枝方式往往符合斐波那契数列的规律。
从树干开始,每一级分枝的数量都是前面两级分枝数量之和。
这种分枝方式使得树木在空间上更加均衡,能够更好地利用阳光和水分资源。
同样的规律也出现在花瓣的排列、果实的分布等植物结构上。
这种斐波那契数列的分布方式,使得植物在竞争中能够更好地生存下来。
斐波那契数列在动物的体形中也有所体现。
例如,螺旋形的贝壳通常都是由多个斐波那契数列的元素组成的。
而黄金分割比例(即相邻两个数之比趋近于黄金分割)也被广泛地运用在动物的体型设计中。
例如,蜜蜂的身体结构和蜘蛛的网都符合黄金分割比例。
这种比例的应用使得动物的体型更加协调和美观。
斐波那契数列还在自然界的其他方面得到了应用。
例如,地壳板块的分布和地震的频率都呈现出斐波那契数列的规律。
另外,斐波那契数列还与光学中的菲涅尔透镜、音乐中的音阶等领域有着密切的关系。
斐波那契数列的出现频率之高,不仅仅是一个巧合。
它反映了大自然中一种普遍存在的规律,这个规律在不同的领域都有所体现。
斐波那契数列的美妙之处在于它既简单又复杂,既具有规律性又具有无序性。
它是大自然中一种奇妙的数学构造,也是人类思维与自然规律相结合的产物。
斐波那契数列在大自然中广泛存在,它在植物、动物以及其他自然现象中都有所体现。
它的出现频率之高,以及它所展现的美妙规律,令人惊叹不已。
斐波那契数列的研究不仅仅是数学的范畴,它也涉及到生物学、地理学、物理学等多个学科领域。
斐波那契数列
斐波那契数列斐波那契数列,这个名字听起来有点高深,其实它很简单。
我们先来聊聊它的基本概念。
斐波那契数列就是这样一个数列:0,1,1,2,3,5,8,13,21…… 你看看,每个数字都是前两个数字相加而来的。
这种简单又规律的感觉,真是让人想起了生活中的很多事。
一、斐波那契数列的魅力1.1 生活中的斐波那契想象一下,你走在公园里,看到一朵美丽的花。
那花的瓣数常常是斐波那契数列中的数字,比如3、5、8。
哇,真的是太神奇了!大自然好像在用这种方式告诉我们,数学与自然是息息相关的。
这种比例和谐,给人一种视觉上的享受。
1.2 设计中的应用再说说设计。
在建筑和艺术中,斐波那契数列也常常出现。
很多建筑的比例、形状,都是遵循这个规律的。
你看看古希腊的帕台农神庙,那些完美的比例,让人忍不住赞叹!艺术家们用这些数列来创造美,让观众的心灵得到一种安慰和震撼。
二、斐波那契的历史2.1 斐波那契的故事说到斐波那契,我们不能不提到这个名字的由来。
它源于意大利数学家莱昂纳多·斐波那契,他在公元1202年写了一本《算术书》。
书中有个著名的兔子问题,用斐波那契数列来解答。
虽然当时的数学界还没有完全认识到它的魅力,但这个数列慢慢地走进了大家的视野。
2.2 数学家的贡献除了斐波那契,很多数学家都对这个数列进行了研究。
比如,印度的数学家巴斯卡尔,他通过不同的角度分析斐波那契数列,发现了更多的规律。
随着时间的推移,斐波那契数列逐渐变成了数学研究的重要领域,成千上万的数学家和爱好者都为此着迷。
2.3 在现代数学中的地位在现代数学中,斐波那契数列不仅是初学者的入门课题,也是研究更高深数学的基础。
无论是组合数学,还是数论,斐波那契数列都能提供丰富的思路和灵感。
就像一个永恒的谜,让人总是想去探究下去。
三、斐波那契与生活3.1 自然界的规律斐波那契数列不仅在数学中占有一席之地,它在自然界的表现同样引人注目。
比如,松果的排列、向日葵的种子分布,都是遵循这个规律的。
斐波那契数列
斐波那契数列在数学的奇妙世界里,有一个充满魅力和神秘色彩的数列,那就是斐波那契数列。
这个数列以其独特的规律和广泛的应用,吸引着无数数学家和爱好者的目光。
斐波那契数列的定义非常简单。
从 0 和 1 开始,后续的每一项都是前两项的和。
也就是说,数列的前几项是 0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55…… 这个看似简单的定义,却蕴含着无尽的奥秘。
斐波那契数列在自然界中有着惊人的呈现。
比如,植物的生长就常常遵循着斐波那契数列的规律。
我们观察向日葵的花盘,会发现其中的种子排列呈现出一种优美的螺旋结构。
仔细数数这些螺旋的数量,往往会是斐波那契数。
还有菠萝表面的凸起,以及松果鳞片的排列,都能找到斐波那契数列的影子。
这是为什么呢?从生物学的角度来看,这种排列方式能够最大程度地利用空间和资源,使得植物在生长过程中达到最优的状态。
比如向日葵花盘上的种子排列,能够让每颗种子都获得足够的阳光和养分,从而提高繁殖的成功率。
斐波那契数列在金融领域也有着重要的应用。
股票价格的波动、市场的周期变化,都有人尝试用斐波那契数列来进行分析和预测。
虽然不能说它能够完全准确地预测市场走势,但它为投资者提供了一种思考和分析的角度。
在计算机科学中,斐波那契数列也是一个经典的案例。
它经常被用于算法的教学和实践中,帮助初学者理解递归算法的概念。
通过编写计算斐波那契数列的程序,能够锻炼编程思维和逻辑能力。
我们再从数学的角度深入探究一下斐波那契数列。
它有着许多有趣的性质。
比如,相邻两项的比值会逐渐趋近于一个固定的值,这个值被称为黄金分割比。
黄金分割比在美学、艺术和建筑中都有着广泛的应用,被认为是一种最具美感的比例。
斐波那契数列还有一个奇妙的性质,就是它的通项公式。
虽然推导通项公式需要一定的数学知识和技巧,但一旦得到,就能够更方便地计算数列中的任意一项。
不仅如此,斐波那契数列还与许多数学概念和定理有着紧密的联系。
比如,它与组合数学中的一些问题相关,也在数论中有着特殊的地位。
斐波那契数列中的数学美
最美丽的数列------斐波那挈数列数学科学院宋博文1100500163在原理课上,我们了解了斐波那挈数列,在课余生活中,我再读小说<达芬奇密码>时,提到了斐波那挈数列,它是被一个艺术家当作线索留给他人的,当时不知道他为什么被艺术家这么看重,以至于可以上升到生命的高度,因此我对斐波那挈数列产生了浓厚的兴趣,所以我结合了老师上课讲的东西,以及自己课下的了解,对斐波那挈数列有了一些认识,现在总结在这里,展示自己学到了什么.在课上老师讲了斐波那挈数列是由意大利数学家,斐波那挈发明的.当时他是用一个形象的故事为例子而引入的斐波那挈数列.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,生下一对小兔民数共有两对;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: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--144表中数字1,1,2,3,5,8---构成了一个数列。
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。
这个特点的证明:每月的大兔子数为上月的兔子数,每月的小兔子数为上月的大兔子数,即上上月的兔子数,相加。
斐波那契在<算盘全书>中提出的,这个级数的通项公式,除了具有a(n+2)=an+a(n+1)的性质外,还可以证明通项公式为:an=(1/√5)*[(1+√5/2)^n-(1-√5/2)^n](n=1,2,3.....)因此斐波那挈数列又叫做兔子数列,我想这个例子真的让我感到数学源于生活,生活的需要是我们不段地通过现象发现数学问题,而不是为了学习而学习,我想斐波那挈不可能真的是通过兔子来发现的这个问题,但他是伟大的数学家,他想告诉我们这种数学问题的本质.回到正体,提到了斐波那挈的伟大,现在我们在了解一下斐波那挈,我再课下了解到他竟叫做列昂纳多斐波那挈,与列昂纳多达芬奇,并被誉为比萨的列昂纳多.我想数学家有艺术家的称号,并不是一件简单的事.直观的讲斐波那挈数列1、1、2、3、5、8、13、21、……从第三项开始,每一项都等于前两项之和,有趣的是这样的完全是自然数的数列,竟然可以用无理数来表达的,我记得老师当时好像讲过这一点但是当时好像并不太在意这一点,因为觉得这没什么,但是当我了解到,随着数列项的增加,前一项与后一项之比愈来愈逼近黄金分割的数值0.618时我却是被震惊到了,因为数学可以表达美,我想这是我们不得不赞叹的地方,当数学创造了好多的奇迹时,我想可能会很少人注意到我们数学本质是可以回归到自然的,这样的事例还有很多, 在植物的叶、枝、茎等排列中发现。
斐波那契数列
斐波那契数列在数学的奇妙世界里,有一个充满魅力和神秘色彩的数列,那就是斐波那契数列。
这个数列看似简单,却蕴含着无尽的奥秘和广泛的应用。
斐波那契数列的定义非常简洁明了。
它从 0 和 1 开始,后续的每一项都是前两项的和。
也就是说,数列的前几项是 0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89…… 以此类推。
那么,斐波那契数列到底有什么特别之处呢?首先,它在自然界中有着惊人的呈现。
比如,一些植物的花瓣数量常常符合斐波那契数列。
像百合花有 3 片花瓣,梅花有 5 片花瓣,向日葵的花盘上种子排列也呈现出斐波那契数列的规律。
这似乎揭示了大自然在某种程度上遵循着这个数学模式来构建生命的形态。
在金融领域,斐波那契数列也发挥着重要的作用。
股票市场的价格波动、期货交易中的趋势分析,都有人运用斐波那契数列来寻找潜在的规律和支撑阻力位。
投资者们试图通过这些规律来预测市场的走向,做出更明智的投资决策。
不仅如此,斐波那契数列还与黄金分割比例有着密切的关系。
黄金分割比例约为 1618,而斐波那契数列相邻两项的比值在数列往后延伸时,会逐渐趋近于黄金分割比例。
这种比例在美学上被广泛认为具有极高的审美价值。
许多著名的建筑和艺术作品都遵循了黄金分割比例,从而展现出令人赏心悦目的美感。
从数学角度来看,斐波那契数列具有许多有趣的性质。
比如,它的通项公式虽然复杂,但却精确地描述了每一项的数值。
而且,通过对数列进行数学运算和推导,可以发现更多隐藏在其中的规律和定理。
在计算机科学中,斐波那契数列也是一个经典的算法问题。
编写程序来生成斐波那契数列,不仅可以锻炼编程能力,还能帮助我们理解递归算法和循环算法的应用。
对于普通人来说,了解斐波那契数列也能给我们带来一些启发。
它让我们看到了数学与生活的紧密联系,感受到了数学在解释和描述世界中的强大力量。
它告诉我们,看似随机和复杂的现象背后,可能隐藏着简单而优美的数学规律。
总之,斐波那契数列不仅仅是一串数字的排列,它是连接数学与自然、艺术、金融等多个领域的桥梁。
浅谈菲波纳契数列的内涵和应用价值
浅谈菲波纳契数列的内涵和应用价值99数学本四班 莫少勇 指导教师 孙丽英摘 要 本文从菲波那契数列出发,通过探究其数学内涵和它在实际生活中的应用,提高学生对数学的欣赏能力,初步建立数学建模的思想,从而提高用数学知识分析实际问题的能力。
关键词 Fibonacci 数列 黄金数 优选法数学美不仅有形式的和谐美,而且有内容的严谨美;不仅有语言的简明、精巧美,而且有公式、定理的结构整体美;不仅有逻辑、抽象美,而且有创造应用美。
古希腊的毕达哥拉斯学派,首先从数的比例中求出美的形式,发现了黄金数。
神奇的菲波纳契数列正是黄金数之后的一大发现,它又被誉为“黄金数列”。
一. F ibonacci 数列的由来Fibonacci 数列的提出,当时是和兔子的繁殖问题有关的,它是一个很重要的数学模型。
这个问题是:有小兔一对,若第二个月它们成年,第三个月生下小兔一对,以后每月生产一对小兔,而所生小兔亦在第二个月成年,第三个月生产另一对小兔,以后亦每月生产小兔一对,假定每产一对小兔必为一雌一雄,且均无死亡,试问一年后共有小兔几对?对于n=1,2,……,令F n 表示第n 个月开始时兔子的总对数,B n 、A n 分别是未成年和成年的兔子(简称小兔和大兔)的对数,则F n = A n +B n根据题设,有显然,F 1=1,F 2=1,而且从第三个月开始,每月的兔子总数恰好等于它前面两个月的兔子总数之和,于是按此规律我们得到一个带有初值的递推关系式:⎩⎨⎧==∈≥+=1F 1,F Z)n 3,(n F F F 212-n 1-n n若我们规定F 0=1,则上式可变为⎩⎨⎧==∈≥+=1F 1,FZ)n 2,(n F F F 102-n 1-n n 这就是Fibonacci 数列的通常定义,也就是数列1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,……,这串数列的特点是:其中任一个数都是前两数之和。
这个兔子问题是意大利数学家梁拿多(Leomardo )在他所著的《算盘全集》中提出的,而梁拿多又名菲波纳契(Fibonacci ),所以这个数列称作菲波纳契数列,其中每一项称作Fibonacci 数。
斐波那契数列之美
一、论文斐波那契数列之美在人类发展史中,斐波那契数列作为数学界的重大发现,在数学理论和应用领域有着举足轻重的作用。
除此之外,斐波那契数列还因其与自然界的诸多联系被人称作“神奇数列”,为人类艺术史的繁荣作出了巨大的贡献。
斐波那契数列是由意大利数学家列昂纳多·斐波那契由“兔子繁殖问题”引出的数列,现代数学使用递归的方法将此数列总结为F(0)=0,F(1)=1,F(n)=F(n-1)+F(n-2)(n≥2,n∈N*),并进一步通过特征方程计算得出此递推数列的通式为。
从数列一经发现便引起了各个领域内的重大反响,人们在对此数列的研究中发现,在数列项数逐渐增大的过程中,前一项与后一项的比越来越接近黄金分割比(√5-1)/2。
所谓黄金分割比,是把一条线段分割为两部分,使其中一部分与全长之比等于另一部分与这部分之比。
几何学中黄金分割比的得出方法而斐波那契数列在各个学科上的所体现的美,我们普遍也可以从两个方面进行探讨。
第一方面,是从斐波那契数列的数字递推性下手,探究斐波那契数列在自然科学中的应用和艺术领域中的应用。
第二方面,我们可以从斐波那契数列因递进性而产生的斐波那契曲线于多个学科的体现,以及这种曲线在审美学中的特点;第三方面,是探究斐波那契数列与黄金分割的具体联系,以及斐波那契数列其黄金分割特点在艺术领域的应用。
第一方面,斐波那契数列具有很强的数字特征,即前两项数字之和等于第三项。
这一点其来源可以被认为是列昂纳多·斐波那契所推出的“兔子繁殖问题”,即“如果一开始有一对兔子,它们每月生育一对兔子,小兔在出生后一个月又开始生育且繁殖情况与最初的那对兔子一样,那么一年后有多少对兔子?”如图,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。
兔子繁殖问题图示这种递推的数字特征在植物界的体现最为明显,如自然界中大部分花的花瓣瓣数是斐波那契数,其中最为常见的有百合花花瓣数目为3,梅花5瓣,飞燕草8瓣,万寿菊13瓣,向日葵21或34瓣,雏菊有34,55和89三个数目的花瓣。
艺术中的斐波那契数列
艺术中的斐波那契数列斐波那契数列,是一种非常流行的数学序列,也是自然界中最常见的序列之一。
这个序列以斐波那契的名字命名,因为这个序列在他关于大自然和数字的研究中被首次探究。
在艺术领域,斐波那契数列也有着重要的应用,可以展现出独特的美学效果。
斐波那契数列是从0和1开始的一连串数字,后面每一个数字都是前两个数字的和。
这个序列可以写为:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,…… 依此类推。
这个数列的特点是前一个数加上后一个数,等于下一个数。
斐波那契数列的数值有着非常有趣的特点,具有黄金分割的比例关系,这被人们广泛地运用于建筑、艺术及金融方面。
其中,黄金比例关系是指一段长度被分成两份,长度比为a:b,若a与整体长度的比等于b和a之和与b的比,那么这个比例关系就是黄金比例关系。
一般情况下,“黄金比例”指的是1:1.6180339887…..这个比例,它是斐波那契数列中相邻两项数的比值(两项数越大,比值越接近于黄金比例)。
在艺术中,黄金比例非常常见,特别是在美学上的应用。
这个比例可以使作品更加和谐、美观、平衡,同时也更加稳定。
在画画中,可以采用斐波那契规律的线条,可以呈现出非常美妙的装饰效果,同时也是一种符號,代表着极度和谐的结局。
在摄影中,黄金分割点可以模拟视觉中心,打破平凡的构图,制造出极具动感且美观的图片。
在产品设计中,采用黄金分割可以使产品外形显得理性美感而完美,同时也十分容易被人们接受。
斐波那契数列也可以运用在音乐的创作中。
作曲者可以将斐波那契数列中的数字组成一个音符序列,然后按照这个序列编写曲子。
这样的音乐具有较强的节奏感和完整性,同时也有很高的可听度。
斐波那契数列在艺术中的应用不仅可以展现出独特的美学效果,同时也可以使艺术作品更加和谐、平衡和稳定。
它不仅可以丰富作品的内涵与外貌,还可以用于激发观众和听众的情感共鸣,为人们带来遨游空间的美妙体验。
斐波那契数列之美
斐波那契数列之美
杨元韡
【期刊名称】《新高考(高二数学)》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】没有斐波那契,也就没有斐波那契数列;没有斐波那契数列,历史也不会记住斐波那契。
斐波那契是欧洲第一位致力于研究印度和阿拉伯数学理论的数学家,被人称作“比萨的莱昂纳多”。
他在其著作《计算之书》的第十二章中的“兔子繁殖问题”中提出了这样的一个数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,…。
它的前两项鄙是l,从第三项起,每一项都是它的前两项都是1,从第三项起,每一项都是它的前两项的和,我们记为{Fn},满足F1=F2=1,Fn+2=Fn+1+Fn(n∈N*)。
人们为了纪念他,就把这个数列叫做斐波那契数列。
【总页数】2页(P39-40)
【作者】杨元韡
【作者单位】江苏省常州高级中学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.用"有理"取代"无理"的斐波那契数列公式——揭示斐波那契数列与二项式的隐匿关系
2.从斐波那契数列感受数学之美
3.梯子图完美匹配的反强迫谱与斐波那契数列
4.梯子图完美匹配的反强迫谱与斐波那契数列
5.小学STEM教育的实践模式探索
——以《生活中的数形之美:斐波那契数列和黄金比例》为例
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浅谈斐波那契数列的真善美
小七怪小组
摘要自斐波那契数列产生至今,人们对其研究的热情经久不衰。
本文探究斐波那契数列的真、善、美,简单介绍斐波那契数列到底真在何处、善在何处、美在何处,并且得出斐波那契数列真、善、美三者之间的联系。
关键词斐波那契数列真善美
一、斐波那契数列的由来
13 世纪意大利数学家斐波那契在他的《算盘书》的修订版中增加了一道著名的兔子繁殖问题。
问题是这样的:如果每对兔子(一雄一雌) 每月能生殖一对小兔子( 也是一雄一雌,下同)每对兔子第一个月没有生殖能力,但从第二个月以后便能每月生一对小兔子假定这些兔子都没有死亡现象,那么从第一对刚出生的兔子开始,12个月以后会有多少对兔子呢?
这个问题的解释如下:第一个月只有一对兔子;第二个月仍然只有一对兔子;第三个月这对兔子生了一对小兔子,共有1+l =2 对兔子;第四个月最初的一对兔子又生一对兔子,共有2+l =3对兔子;则由第一个月到第十二个月兔子的对数分别是: l , l , 2 , 3 , 5 , 8 ,13 , 21 , 34 , 55 ,89,144 , …… , 后人为了纪念提出兔子繁殖问题的斐波那契,将这个兔子数列称为斐波那契数列,学术界又称为黄金分割数列。
二、斐波那契数列与真
何为真?“真有两个含义, 一是指客观世界存在的客观物质, 二是指客观世界的本质规律。
”[1]在自然界中,许多事物本身蕴含的规律都跟斐波那契数列有关。
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,之后才萌发新枝。
因此,一株树苗在一
段时间间隔后,例如一年,会长出一条新枝;
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。
这就是
图1 树木生长与斐波那契数列
生物学上著名的“鲁德维格定律”。
或许有人会说树木生长符合斐波那契数列的规律是一个巧合,其实不仅仅是树木的生长问题,植物的花瓣、叶子、花蕊的数目都和这斐波那契数列有关。
像梅花有5片花瓣,李树也是5片花瓣,鸢尾花、百合花(看上去是6片,实际上是两套3片)是3片花瓣,许多翠雀属植物的花瓣是8片,万寿菊的花瓣有1 3片,紫菀属植物的花有21瓣,大多数雏菊有34、55、89片花瓣。
这些数字的花瓣在植物界很常见,而其他数字的就相对很少。
这些数字按其大小排列起来,就是3、5、8、13、21、34、55、89……,也就是我们所说的斐波那契数列。
据生物学知识我们知道,植物的生长规律是其环境因素决定,如阳光、水、季节等,其生长过程遵循斐波那契数列的规律,是客观事物相互作用的结果。
除此之外,人类生理结构的发育也是符合斐波那契数列的规律。
这些都是客观世界存在的规律,因此斐波那契数列是客观世界形成的一种本质规律,这就说明了斐波那契数列是“真”的。
三、斐波那契数列与善
列宁曾说:“‘善’是对外部现实性的要求”。
[2]简单地说,善就是对外部现实事物的有用性。
自斐波那契数列产生至今,人们对其研究为何经久不衰?一大原因就是对其研究有极大的益处。
1.斐波那契数列在数学中的应用
关于斐波那契数列在数学中的应用,最经典的例子就是爬楼梯问题。
一个人要爬十级台阶的楼梯,规定每一步只能跨一级或者两级台阶,则一共有多少种方法爬上这个十级台阶的楼梯?分析过程是:爬上一级台阶只有一种方法,二级台阶有两种方法,三级台阶有三种方法,四级台阶有五种方法,五级台阶有八种方法,六级台阶有十三种……即1,2,3,5,8,13,……,所以爬上十级台阶的楼梯共有88种方法。
如果要爬n阶台阶呢?则有
①
种解法。
除了爬楼梯问题,还有许多数学问题可以通过斐波那契数列解决,读者感兴趣可深入去了解。
2.斐波那契数列在股市中的应用
利用斐波那契数列我们可以预测股市价格的变动,比如斐波那契数字在日循环周期中最大上升天数为55天,34天,21天,斐波那契数字在周循环周期中最大上升周数为34周,21周,13周,斐波那契数字在月循环周期中最大上升月数为13月,8月,5月,3月。
可以推测出,变盘日期如果与周的日期重叠,应视为重要的时间之窗,再与月的相吻合市场就会发生重大转折!
四、斐波那契数列与美
要想探寻斐波那契数列与美的关系,首先得了解什么是数学美。
什么是数学美?数学美是人的本质力量通过思维结构的呈现。
数学美有许多特性, 归纳起来主要有六个基本特点: 简单性、统一性、对称性、奇异性、整齐性和思辨性。
[3]自然界植物的生长规律,股市价格变动的规律等等,这些都是由各种复杂的因素相互作用形成的结果,而斐波那契数列用一个简单的数列就能反映它们的共同规律,因此可以说斐波那契数列具有简洁的美。
黄金分割率与斐波那契数列的联系最能体现斐波那契数列所具有的美学意义。
我们知道,黄金分割率被广泛于应用在绘画、雕塑、音乐等艺术领域中,其美学意义不可估量。
而令人惊叹的是,斐波那契数列中每一项与其后一项的比构成数列的极限恰好是黄金分割率,即
当时,
刚好是黄金分割率。
因此斐波那契数列也同样被广泛应用于各种美学灵感和创造当中。
在雕塑、音乐等艺术领域,斐波那契数列给予灵感的贡是巨大的,比如说巴赫的《赋格的艺术》,其旋律就是斐波那契数列这种螺旋式的优美曲线,有人说,斐波那契数列影响艺术800年,甚至,为了纪念斐波那契数列对艺术的贡献,一支乐队就叫做“斐波那契数列”。
斐波那契数列与影视剧也有不解之缘,如《达芬奇密码》、《度法玩具城》、《考试之神》中都曾出现过斐波那契数列的身影。
美剧《危机边缘》中更是无数次引用甚至还登上了该剧的海报。
[4]
五、斐波那契数列真、善、美三者之间的联系
斐波那契数列的真,也就是它的客观性,引起了斐波那契对其规律的发现和总结,从而引起人们对它研究的热情,人们在研究当中发现了它的美学意义,进而应用于各个领域当中,也就是发挥了它的善。
斐波那契数列的真是其善和美的前提,因为如果不符合客观规律,人们就会觉得没有研究它的意义,更别谈善和美了。
也是因为有了它的善和美,它的真才具有更大的意义。
①这个通项公式的推导过程读者感兴趣可阅读凌晓牧. 有趣的斐波那契数列[J]. 江苏教育学院学报(自
然科学版),2011,05:31-33.
参考文献:
[1]张雄,刘萍. 数学与真善美[J]. 大自然探索,1999,02:113-115+128.
[2](苏)列宁著;中共中央马克思、恩格斯、列宁、斯大林著作编译局译.哲学笔记[M].北京:人民出版社.1993.
[3]张清利,张国艳. 由斐波那契数列谈数学美[J]. 北京广播电视大学学报,2004,04:46-49.
[4]谢晶晶. 斐波那契数列的溯源与应用[J]. 语数外学习(数学教育),2013,09:26.
[5]于海杰. 奇妙的斐波那契数列[J]. 赤峰学院学报(自然科学版),2014,16:1-2.。