斐波那契数列[1]

1斐波那契数列2我们先来做一个游戏！3十秒钟加数请用十秒，计算出左边一列数的和。1235813213455+89??时间到！答案是231。4十秒钟加数再来一次！3455891442333776109871597+2584????时间到！答案是6710。5这与“斐波那契数列”有关若一个数列，前两项等于1，而从第三项起，每一项是其前两项之和，则称该数列为斐波那契数列。即：1,1,2,3,5,8,13,……6一、兔子问题和斐波那契数列1．兔子问题1）问题——取自意大利数学家斐波那契的《算盘书》（1202年）(L.Fibonacci,1170-1250）72．斐波那契生平斐波那契（Fibonacci.L,1175—1250）出生于意大利的比萨。他小时候就对算术很有兴趣。后来，他父亲带他旅行到埃及、叙利亚、希腊（拜占庭）、西西里和普罗旺斯，他又接触到东方国家的数学。斐波那契确信印度—阿拉伯计算方法在实用上的优越性。1202年，在回到家里不久，他发表了著名的《算盘书》。8斐波那契的才能受到弗里德里希二世的重视，因而被邀请到宫廷参加数学竞赛。他还曾向官吏和市民讲授计算方法。他的最重要的成果在不定分析和数论方面，除了《算盘书》外，保存下来的还有《实用几何》等四部著作。9六、斐波那契协会和《斐波那契季刊》1．斐波那契协会和《斐波那契季刊》斐波那契1202年在《算盘书》中从兔子问题得到斐波那契数列1，1，2，3，5，8，13，…之后，并没有进一步探讨此序列，并且在19世纪初以前，也没有人认真研究过它。没想到过了几百年之后，十九世纪末和二十世纪，这一问题派生出广泛的应用，从而突然活跃起来，成为热门的研究课题。10有人比喻说，“有关斐波那契数列的论文，甚至比斐波那契的兔子增长得还快”，以致1963年成立了斐波那契协会，还出版了《斐波那契季刊》。11兔子问题假设一对初生兔子要一个月才到成熟期，而一对成熟兔子每月会生一对兔子，那么，由一对初生兔子开始，12个月后会有多少对兔子呢？12解答1月1对13解答1月1对2月1对14解答1月1对2月1对3月2对15解答1月1对2月1对3月2对4月3对16解答1月1对2月1对3月2对4月3对5月5对17解答1月1对2月1对3月2对4月3对5月5对6月8对18解答1月1对2月1对3月2对4月3对5月5对6月8对7月13对19解答可以将结果以列表形式给出：1月2月3月5月4月6月7月8月9月11月10月12月1123581321345589144因此，斐波那契问题的答案是144对。以上数列，即“斐波那契数列”20兔子问题的另外一种提法：第一个月是一对大兔子，类似繁殖；到第十二个月时，共有多少对兔子？月份ⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅦⅧⅨⅩⅪⅫ大兔对数1123581321345589144小兔对数01123581321345589到十二月时有大兔子144对，小兔子89对，共有兔子144+89=233对。规律212．斐波那契数列1）公式用表示第个月大兔子的对数，则有二阶递推公式nF12121,3,4,5nnnFFFFFnn222）斐波那契数列令n=1,2,3,…依次写出数列，就是1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89，144，233，377，…这就是斐波那契数列。其中的任一个数，都叫斐波那契数。23二、相关的问题斐波那契数列是从兔子问题中抽象出来的，如果它在其它方面没有应用，它就不会有强大的生命力。发人深省的是，斐波那契数列确实在许多问题中出现。241．跳格游戏25如图，一个人站在“梯子格”的起点处向上跳，从格外只能进入第1格，从格中，每次可向上跳一格或两格，问：可以用多少种方法，跳到第n格？解：设跳到第n格的方法有种。由于他跳入第1格，只有一种方法；跳入第2格，必须先跳入第1格，所以也只有一种方法，从而nt121tt26而能一次跳入第n格的，只有第和第两格，因此，跳入第格的方法数，是跳入第格的方法数，加上跳入第格的方法数之和。即。综合得递推公式容易算出，跳格数列就是斐波那契数列1，1，2，3，5，8，13，21，34，…1n2n1nt2n2nt12nnnttt12121(3,4,5,)nnntttttnnnt1n27３．蜜蜂进蜂房问题：一次蜜蜂从蜂房A出发，想爬到、、……、n号蜂房，只允许它自左向右（不许反方向倒走）。则它爬到各号蜂房的路线多少？空空空空空空1357246nn-2n-1…………283．自然界中的斐波那契数斐波那契数列中的任一个数，都叫斐波那契数。斐波那契数是大自然的一个基本模式，它出现在许多场合。下面举几个例子。291）花瓣数中的斐波那契数大多数植物的花，其花瓣数都恰是斐波那契数。例如，兰花、茉利花、百合花有3个花瓣，毛茛属的植物有5个花瓣，翠雀属植物有8个花瓣，万寿菊属植物有13个花瓣，紫菀属植物有21个花瓣，雏菊属植物有34、55或89个花瓣。30花瓣中的斐波那契数花瓣的数目海棠（2）铁兰（3）31洋紫荊（5）蝴蝶兰（5）黃蝉（5）花瓣中的斐波那契数花瓣的数目32花瓣中的斐波那契数花瓣的数目雏菊（13）雏菊（13）332）树杈的数目13853211343）向日葵花盘内葵花子排列的螺线数3536向日葵花盘内，种子是按对数螺线排列的，有顺时针转和逆时针转的两组对数螺线。两组螺线的条数往往成相继的两个斐波那契数，一般是34和55，大向日葵是89和144，还曾发现过一个更大的向日葵有144和233条螺线，它们都是相继的两个斐波那契数。37松果种子的排列38松果种子的排列39松果种子的排列40菜花表面排列的螺线数（5-8）41这一模式几个世纪前已被注意到，此后曾被广泛研究，但真正满意的解释直到1993年才给出。这种解释是：这是植物生长的动力学特性造成的；相邻器官原基之间的夹角是黄金角——137.50776度；这使种子的堆集效率达到最高。425．推广的斐波那契数列—卢卡斯数列1）卢卡斯数列卢卡斯（Lucas，F.E.A.1824-1891）构造了一类更值得研究的数列，现被称为“推广的斐波那契数列”，43即从任何两个正整数开始，往后的每一个数是其前两个数之和，由此构成无穷数列。此即，二阶递推公式中，递推式与前面一样，而起始整数可任取。1212??nnnLLLLL12,LL44斐波那契数列1，1，2，3，5，8，…是这类数列中最简单的一个，起始整数分别取为1、1。次简单的为1，3，4，7，11，18，…现称之为卢卡斯数列。卢卡斯数列的通项公式是12,LL151522nnnL45推广的斐波那契数列与斐波那契数列一样，与黄金分割有密切的联系：该数列相邻两数之比，交替地大于或小于黄金比；并且，两数之比的差随项数的增加而越来越小，趋近于0，从而这个比存在极限；而且这个比的极限也是黄金比。51246类似于前面提到的数列其极限也是51211112358,,,,,,,,,1235813nnnnuuvv472）用斐波那契数列及其推广变魔术①让观众从你写出的斐波那契数列中任意选定连续的十个数，你能很快说出这些数的和。其实有公式：这个和，就是所选出的十个数中第七个数的11倍。1123581321345589144233377610987…48“十秒钟加数”的秘密数学家发现：连续10个斐波那契数之和，必定等于第7个数的11倍！1235813213455+89??所以右式的答案是：2111=23149“十秒钟加数”的秘密又例如：右式的答案是：3455891442333776109871597+2584????61011=671050②让观众从你写出推广的斐波那契数列中任何地方划一条线，你能迅速说出“这条线之前所有各数”的和。其实有公式：前项和=表示卢卡斯数列的第项。(请大家课下自己制作)n22,nnLLLn512）斐波那契数列的后项除以前项做成的分数数列的极限为黄金比的倒数称为第二黄金比。即有12358,,,,,1123522(51)511.618251(51)(51)12lim1.61851nnnFF