斐波那契数列

斐波那契数列是这样的数列:

0、1、1、2、3、5, 8、13、21、34 ……

下一项是上两项的和。

例子:下一项是 21+34 = 55

就是这么简单!

长一点的斐波那契数列:

0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144、233、377、610、987、1597、2584、4181、6765、10946、17711、28657、46368、75025、121393、196418、317811 ……

你可以计算后面几项吗?

做个螺旋

用这些数作为边长来画正方形,就得到漂亮的螺旋图象:

斐波那契螺旋

留意正方形整齐地形成螺旋形。
例如,5 和 8 是 13、8 和 13 是 21 等等。

规律

斐波那契数列可以用一个 "规律" 来表达(见数列与级数)。

我们先把项从 0 开始排列:

n = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ……
xn = 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 ……

第 6 项的符号是 x6 (等于 8)。

例子:第8项是
7项加第6项:


x8 = x7 + x6

所以可以这样写成规律:

规律是 xn = xn-1 + xn-2

其中:

例子:这样计算第 9 项:

x9 = x9-1 + x9-2
  = x8 + x7
  = 21 + 13
  = 34

黄金比例

奇妙的事:两个连续的斐波那契数的比非常接近黄金比例,"φ",大约是 1.618034……

两个连续的斐波那契数越大,它们的比就越接近黄金比例:

A
B
 
B / A
2
3
  1.5
3
5
  1.666666666……
5
8
  1.6
8
13
  1.625
……
……
  ……
144
233
  1.618055556……
233
377
  1.618025751……
……
……
  ……

注意:我们可以随机选两个正整数做为数列的开始,这个比例也是成立的。例如我们可以用 192 和 16 来开始建立数列:192、16、208、224、432、656、1088、1744、2832、4576、7408、11984、19392、31376 ……

A
B
 
B / A
192
16
  0.08333333……
16
208
  13
208
224
  1.07692308……
224
432
  1.92857143……
……
……
  ……
7408
11984
  1.61771058……
11984
19392
  1.61815754……
……
……
  ……

虽然需要多几项才能得到好的比,但这显示了不一定要斐波那契数列才有这个属性!

用黄金比例来计算斐波那契数

更奇妙的是,我们可以用黄金比例来计算任何斐波那契数

答案一定是个正整数,刚好等于上两项的和。

例子:

用计算器来算(黄金比例只输入到六位小数),返回的答案是 8.00000033。更精确计算的答案会更接近 8。

自己去试试看!

趣事

这是斐波那契数列:

n = 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ……
xn = 0 1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377 610 ……

这是个有趣的规律:

依此类推。(每 n个数是 xn 的倍数)。

 

1/89 = 0.011235955056179775……

留意头几个小数位(0、1、1、2、3、5)就是斐波那契数列。

其实所有的小数位都是,不过多于一个数位的数(13、21 等等)是重叠的,像这样:

0.0
0.01
0.001
0.0002
0.00003
0.000005
0.0000008
0.00000013
0.000000021
    …… 等等 ……
0.011235955056179775……  =  1/89

 

小于零

数列在零以下也一样:

n = …… -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 ...
xn = …… -8 5 -3 2 -1 1 0 1 1 2 3 5 8 ……

(自己来算算,看看每项是不是上两项的和!)

在零以下,斐波那契数和在零以上一样,不过正负号跟随+-+- 的规律。公式可以这样写:

x−n = (−1)n+1 xn

就是说:第 "-n" 项等于 (−1)n+1 乘以第 "n" 项,(−1)n+1 的规律就是 1、-1、1、-1 ……

历史

斐波那契不是第一个发现这数列的人,很久以前印度已经知道这个数列了!

斐波那契

斐波那契的真名是比萨的列奧纳多,公元 1170 到 1250 活于意大利。

"斐波那契" 是别名,意思是 "波那契的儿子"。

除了斐波那契数列以外,他也在欧洲广泛推广使用阿拉伯数字(就像我们想在用的数字 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9)来代替罗马数字(I、II、III、IV、V 等等)。这样以后写数字就简单多了!谢谢,列奧纳多。

斐波那契日

十一月二十三日是斐波那契日,因为 "1, 1, 2, 3" 是斐波那契数列的头几个数。在十一月二十三日记得告诉你的朋友!