正文

奇特的“兔子数列”(1)

地球人不是都知道 作者:李佳


抛砖引玉

美国悬疑作家丹.布朗在小说《达.芬奇密码》中,巧妙地运用了斐波拉契数列。那么这个数列的背后,又有着怎样的故事呢?

神秘登场

19世纪法国数学家敏聂提出了斐波拉契数列的通项公式:

(1/

)*{[(1+

)/2]^n-[(1-

)/2]^n}。

斐波拉契数列的递推关系为:

  f(1)=1

  f(2)=1

  f(n)=f(n-1)+f(n-2),其中n≥2。

  {f(n)}即为斐波拉契数列。

如果你觉得斐波拉契数列比较陌生,那么请你看看生活中的各处,它是无处不在的。

1.假设一根树枝每年长出一根新枝,长出的新枝两年以后每年也会长出一根新枝,那么记下每年的树枝数,也是一个斐波拉契数列。

2.蜜蜂繁殖的时候,蜂后产的卵,受精的孵化为雌蜂,未受精的孵化为雄蜂。因此雄蜂没有父亲,只有母亲。有人在追溯雄蜂的祖先时,发现一只雄蜂的第n代祖先的数目刚好就是斐波拉契数列的第n项F(n)。

3.自然界中有一些花朵,其花瓣数目符合斐波拉契数列,即在大多数情况下,一朵花花瓣的数目都是3,5,8,13,21,34等。如果你看见6枚花瓣的花,那是两套3枚的;而4枚花瓣的花可能由于基因突变。

4.钢琴13个半音阶的排列完全与雄峰第6代的排列情况类似,说明音调也在不知不觉中与斐波拉契数列有关。

5.多米诺牌(可以看做一个2×1大小的方格)完全覆盖一个n×2的棋盘,覆盖的方案数等于斐波拉契数列。

揭秘事实

要弄明白斐波拉契数列,还得从13世纪初说起,那时欧洲最棒的数学家就是斐波拉契,他的著作《算盘书》是当时欧洲最畅销的教学书。这本书并不像我们现在读的数学书那样死板,它里面有很多有趣的故事,简直就是一本趣味读物。

这本书里有一道非常好的题目:如果1对兔子每月能生1对小兔子,而每对小兔在它出生后的第3个月里,又能开始生1对小兔子,假定在不发生死亡的情况下,由1对初生的兔子开始,1年后能繁殖成多少对兔子?

斐波拉契在推算这道“兔子题目”时,得到了下面的数字:

经过月数:0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12

幼仔对数:0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144

成兔对数:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233

总体对数:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377

最后得到一个数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233..这里面隐含着一个规律:从第3个数起,后面的每个数都是它前面那两个数的和。因此,我们只要根据这个规律,做一些简单的加法,就能推算以后各个月兔子的数目了。

于是,斐波拉契更加出名了,大家把这个数列叫做斐波拉契数列,也叫“兔子数列”。

但斐波拉契并没有继续研究这个数列,直到19世纪初才有人详细研究,大约在1960年,一些数学家成立了斐氏学会,还创办了刊物,此后各种关于斐波拉契和他的数列的文章如兔子一样迅速地增加。


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