斐波那契是歐洲中世紀頗具影響的數(shù)學家,公元1170年生于意大利的比薩,早年曾就讀于阿爾及爾東部的小港布日,后來又以商人的身份游歷了埃及、希臘、敘利亞等地,掌握了當時較為先進的阿拉伯算術、代數(shù)和古希臘的數(shù)學成果,經(jīng)過整理研究和發(fā)展之后,把它們介紹到歐洲。 公元1202年,斐波那契的傳世之作《算法之術》出版。在這部名著中,斐波那契提出了以下饒有趣味的問題: 假定一對剛出生的小兔一個月后就能長成大兔,再過一個月便能生下一對小兔,并且此后每個月都生一對小兔。一年內沒有發(fā)生死亡。問一對剛出生的兔子,一年內能繁殖成多少對兔子?
圖 1
逐月推算,我們可以得到數(shù)列: 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233。這個數(shù)列后來便以斐波那契的名字命名。數(shù)列中的每一項,則稱為“斐波那契數(shù)”。第十三位的斐波那契數(shù),即為一對剛出生的小兔,一年內所能繁殖成的兔子的對數(shù)。這個數(shù)字等于233。 從斐波那契數(shù)的構造明顯看出:斐被那契數(shù)列從第三項起,每項都等于前面兩項的和。假定第n項斐波那契數(shù)為,于是我們有:
通過以上關系式,我們可以一步一個腳印地算出任意,不過,當n很大時,推算是很費事的。我們必須找到更為科學的計算方法。
為此,我們在以下一列數(shù)
中去導求滿足關系式 的解答。
解上述q的一元二次方程得:
。
據(jù)此,設,并結合,可確定α,β,從而可以求出:
以上公式是法國數(shù)學家比內首先求得的,通稱比內公式。令人驚奇的是,比內公式中的是用無理數(shù)的冪表示的,然而它所得的結果卻是整數(shù)。讀者不信,可以找?guī)讉n的值代進去試試看! 斐波那契數(shù)列有許多奇妙的性質,其中有一個性質是這樣的:
有興趣的讀者,不難自行證明上述等式。 斐波那契數(shù)列的上述性質,常被用來構造一些極為有趣的智力游戲。例如,美國《科學美國人》雜志就曾刊載過一則故事: 一位魔術師拿著一塊邊長為8英尺的正方形地毯,對他的地毯匠朋友說:“請您把這塊地毯分成四小塊,再把它們縫成一塊長13英尺,寬5英尺的長方形地毯!边@位匠師對魔術師算術之差深感驚異,因為商者之間面積相差達一平方英尺呢!可是魔術師竟讓匠師用圖2和圖3的辦法達到了他的目的!這真是不可思議的事!親愛的讀者,你猜得到那神奇的一 平方英尺究竟跑到哪兒去呢?
斐波那契數(shù)列在自然科學的其他分支,也有許多應用。例如,樹木的生長,由于新生的枝條,往往需要一段“休息”時間,供自身生長,而后才能萌發(fā)新枝。所以,一株樹苗在一段間隔(如圖4),例如一年,以后長出一條新枝;第二年新枝“休息”,老枝依舊萌發(fā);此后,老枝與“休息”過一年的枝同時萌發(fā),當年生的新枝則次年“休息”。這樣,一株樹木各個年份的枝椏數(shù),便構成斐波那契數(shù)列。這個規(guī)律,就是生物學上著名的“魯?shù)戮S格定律”。
圖4
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