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海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

 木香草堂 2021-01-27
海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  1200年,,意大利數(shù)學(xué)家斐波那契在地中海剛留完學(xué),,就打包行李溜回了老家。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  兩年后,,斐波那契把自己在外國(guó)留學(xué)學(xué)到的知識(shí)都整理出來,,寫成了一本書,,叫《算盤全書》。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  在這本書里,,斐波那契提到了很多與數(shù)學(xué)有關(guān)的“洋玩意”,。

  當(dāng)時(shí)的歐洲人一翻書,頓時(shí)感覺大開眼界,、直呼“漲知識(shí)”,,因?yàn)樗麄冎斑€不知道:原來數(shù)學(xué)還能這么用!

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  不過,,不管在當(dāng)時(shí)還是現(xiàn)在,,《算盤全書》里最讓人覺得神奇的地方,還是斐波那契提出來的一個(gè)數(shù)學(xué)問題,,叫“兔子問題”,。

  關(guān)于這個(gè)問題,斐波那契是這么說的:

  假設(shè),,有一對(duì)剛出生的小兔子,,它們經(jīng)過一個(gè)月后就能長(zhǎng)成大兔子。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  再過一個(gè)月,,大兔子就能生下一對(duì)小兔子,,并且在這之后的每個(gè)月,它們都會(huì)生下一對(duì)小兔子,。

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  如果在一年內(nèi),,所有的兔子都平平安安、沒病沒災(zāi),,那么請(qǐng)問:一對(duì)剛出生的兔子,,好吃好喝一年后,總共能變成多少對(duì)兔子呢?

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  乍一看,,這事還得問養(yǎng)殖場(chǎng)老板吶,。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  但其實(shí)犯不著,因?yàn)檫@就是一個(gè)數(shù)學(xué)問題,,但凡是個(gè)懂?dāng)?shù)學(xué)的人就能到答得上來,。

  不信,我們可以用數(shù)據(jù)來說話,。

  首先是第1個(gè)月,,1對(duì)小兔子保個(gè)底兒。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  第2個(gè)月,,小兔子長(zhǎng)成了大兔子,,但是沒有下崽子,,所以還是只有1對(duì)兔子,。

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  第3個(gè)月,,大兔子生了1對(duì)小兔子,所以總共就有了2對(duì)兔子,。

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  第4個(gè)月,,大兔子又生了1對(duì)小兔子,上個(gè)月出生的小兔子長(zhǎng)成了大兔子,,但是還不會(huì)下崽子,,所以總共有了3對(duì)兔子。

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  第5個(gè)月,,大兔子又生了1對(duì)小兔子,,第3月出生的兔子也生了1對(duì)小兔子,這合計(jì)著就4對(duì)了,,再加上上個(gè)月出生的1對(duì),,總共5對(duì)兔子……

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  按照這個(gè)發(fā)展路線,我們可以畫出一個(gè)圖表:

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  將圖表繼續(xù)補(bǔ)充完整,,我們可以看到兔子的對(duì)數(shù)是這么漲起來的:1,、1、2,、3,、5、8,、13……

  仔細(xì)觀察這組數(shù)據(jù),,我們還能發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律:兔子的對(duì)數(shù)構(gòu)成了一個(gè)數(shù)列,并且在這個(gè)數(shù)列里面,,任意前兩項(xiàng)的數(shù)據(jù)加起來,,都會(huì)等于后一項(xiàng)。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  根據(jù)這個(gè)規(guī)律,,我們就能省下不少手上功夫,,掰掰指頭,就能算出一年后的兔子總對(duì)數(shù):

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  所以最后結(jié)果出來了,,現(xiàn)在我們大可以輕松地回答斐波那契了——答案是144對(duì),!

  但是在1202年,斐波那契剛提出來這個(gè)數(shù)列的時(shí)候,,當(dāng)時(shí)的人們并沒發(fā)現(xiàn)這里面的門道,。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  一直到19世紀(jì),數(shù)學(xué)家們才慢慢注意到斐波那契數(shù)列的亮點(diǎn),。

  他們發(fā)現(xiàn),,在這個(gè)數(shù)列里面,數(shù)字越往后,,相鄰兩項(xiàng)數(shù)據(jù)的比值就會(huì)越來越接近黃金分割數(shù),,正因?yàn)檫@樣,,斐波那契數(shù)列又被稱為“黃金分割數(shù)列”。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  當(dāng)然了,,斐波那契數(shù)列也不會(huì)成天宅在數(shù)學(xué)家們幻想的養(yǎng)殖場(chǎng)里,。

  走出門四處瞧瞧,你就會(huì)發(fā)現(xiàn),,其實(shí)斐波那契數(shù)列就在我們身邊,。

  比如,這路邊的花兒,。

  紫竹梅有3個(gè)瓣兒,,梅花有5個(gè)瓣兒,八瓣梅有8個(gè)瓣兒,,瓜葉菊有13個(gè)瓣兒,,向日葵有21或34個(gè)瓣兒……

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  3、5,、8,、13、21,、34……這不就是照著斐波那契數(shù)列長(zhǎng)的嘛,!

  就因?yàn)檫@個(gè),科學(xué)家們還特意做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),。

  1992年,,有兩位法國(guó)科學(xué)家做了一個(gè)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)。

  他們?cè)?strong>研究花瓣的形成過程時(shí)驚奇地發(fā)現(xiàn),,在這整個(gè)系統(tǒng)里面——在保持最低能量總耗的狀態(tài)下,,花朵總會(huì)以斐波那契數(shù)列長(zhǎng)出花瓣。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象,,我們只能說,,或許這就是數(shù)學(xué)的魅力吧。

  是數(shù)學(xué),,讓植物們相信:按斐波那契數(shù)列長(zhǎng)出花瓣,,能把自己的種子都安排得明明白白、妥妥當(dāng)當(dāng),,既不會(huì)太擁擠,,也不會(huì)太稀疏。

  另外,,斐波那契數(shù)列不只是一排數(shù)字,,它還能用幾何方式畫出來,畫成一道弧線。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  這道弧線又被叫作“黃金分割線”,,它也是我們的生活里的??汀?/p>

  比如,,我們常吃的田螺,大都直接把黃金分割線紋自個(gè)殼上了,。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  又或者,,十年如一日躺在你教科書里的蒙娜麗莎女神,也正在悄悄地享用著黃金分割線,。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  總的來說,,斐波那契數(shù)列就是上得了畫廊,也下得了廚房,,它并不是一個(gè)被圈養(yǎng)起來的高級(jí)定理,。

海韻教育丨數(shù)學(xué)故事——斐波那契數(shù)列

  想當(dāng)初,斐波那契之所以要拿小兔子來舉例子,,可能就是想告訴大家一個(gè)道理:

  其實(shí)數(shù)學(xué),,也可以很可愛!

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