正文

奇特的“兔子數列”(1)

地球人不是都知道 作者:李佳


拋磚引玉

美國懸疑作家丹.布朗在小說《達.芬奇密碼》中,巧妙地運用了斐波拉契數列。那么這個數列的背后,又有著怎樣的故事呢?

神秘登場

19世紀法國數學家敏聶提出了斐波拉契數列的通項公式:

(1/

)*{[(1+

)/2]^n-[(1-

)/2]^n}。

斐波拉契數列的遞推關系為:

  f(1)=1

  f(2)=1

  f(n)=f(n-1)+f(n-2),其中n≥2。

  {f(n)}即為斐波拉契數列。

如果你覺得斐波拉契數列比較陌生,那么請你看看生活中的各處,它是無處不在的。

1.假設一根樹枝每年長出一根新枝,長出的新枝兩年以后每年也會長出一根新枝,那么記下每年的樹枝數,也是一個斐波拉契數列。

2.蜜蜂繁殖的時候,蜂后產的卵,受精的孵化為雌蜂,未受精的孵化為雄蜂。因此雄蜂沒有父親,只有母親。有人在追溯雄蜂的祖先時,發(fā)現一只雄蜂的第n代祖先的數目剛好就是斐波拉契數列的第n項F(n)。

3.自然界中有一些花朵,其花瓣數目符合斐波拉契數列,即在大多數情況下,一朵花花瓣的數目都是3,5,8,13,21,34等。如果你看見6枚花瓣的花,那是兩套3枚的;而4枚花瓣的花可能由于基因突變。

4.鋼琴13個半音階的排列完全與雄峰第6代的排列情況類似,說明音調也在不知不覺中與斐波拉契數列有關。

5.多米諾牌(可以看做一個2×1大小的方格)完全覆蓋一個n×2的棋盤,覆蓋的方案數等于斐波拉契數列。

揭秘事實

要弄明白斐波拉契數列,還得從13世紀初說起,那時歐洲最棒的數學家就是斐波拉契,他的著作《算盤書》是當時歐洲最暢銷的教學書。這本書并不像我們現在讀的數學書那樣死板,它里面有很多有趣的故事,簡直就是一本趣味讀物。

這本書里有一道非常好的題目:如果1對兔子每月能生1對小兔子,而每對小兔在它出生后的第3個月里,又能開始生1對小兔子,假定在不發(fā)生死亡的情況下,由1對初生的兔子開始,1年后能繁殖成多少對兔子?

斐波拉契在推算這道“兔子題目”時,得到了下面的數字:

經過月數:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12

幼仔對數:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144

成兔對數:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233

總體對數:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377

最后得到一個數列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233..這里面隱含著一個規(guī)律:從第3個數起,后面的每個數都是它前面那兩個數的和。因此,我們只要根據這個規(guī)律,做一些簡單的加法,就能推算以后各個月兔子的數目了。

于是,斐波拉契更加出名了,大家把這個數列叫做斐波拉契數列,也叫“兔子數列”。

但斐波拉契并沒有繼續(xù)研究這個數列,直到19世紀初才有人詳細研究,大約在1960年,一些數學家成立了斐氏學會,還創(chuàng)辦了刊物,此后各種關于斐波拉契和他的數列的文章如兔子一樣迅速地增加。


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