神秘的斐波那契数列

2016-09-10 07:22石头
数学大王·中高年级 2016年1期
关键词:绕圈那契数目

石头

名人小卡片

斐波那契,是意大利的数学家。他是西方第一个研究斐波那契数列的人,并将现代书写数和乘数的位值表示法系统引入欧洲。

800多年前,意大利的比萨小镇发生了两件闻名世界的事情。一件是正在修建的著名的比萨斜塔开始倾斜,另一件是斐波那契发现了一个神奇的数列:1、1、2、3、5、8、13、21……这就是鼎鼎有名的斐波那契数列,后人俗称其为兔子数列。

兔子繁殖

斐波那契数列怎么会和兔子扯上关系呢?噢,原来是有这样一个故事。

一个农夫把一对刚出生的小兔子带回家。这对小兔子在农夫家住了两个月后,在第三个月生下了一对小兔子。刚出生的小兔子过了两个月后,又会在第三个月生下一对小兔子……

第一个月时,只有第一对兔子,过了一个月后,第一对兔子长大了,在第三个月生下第二对兔子,这时有第一对和第二对共2对兔子。再过一个月后,第一对兔子再生下一对小兔子,就是第三对兔子,这时一共有3对兔子。而此时第二对兔子长大了,再过一个月,第二对兔子会生下一对小兔子,这就是第四对兔子……假设兔子的生命是无限的,那么一直推算下去,我们发现关于兔子的对数有这样一个规律:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55……这个数列就是斐波那契数列。

斐波那契数列是前面两个数的和等于第三个数的数字排列。因为该数列是斐波那契发现的,所以人们把它命名为斐波那契数列。

考考你:假设1月份只有一对小兔子,照上文的兔子繁殖规律,到了10月份一共有多少只兔子呢?你是小糊涂还是聪明豆?脑筋赶快飞速转起来,老叔在此恭候大家来解答。(答案见下期)

大自然中的斐波那契数列

日常生活中随处可见斐波那契数列的足迹,例如大自然中花瓣的数目,向日葵的种子数目等。

如果你观察过各种花朵的花瓣,就会发现马蹄莲有1片花瓣,虎刺梅有2片花瓣,蝴蝶兰有3片花瓣,梅花有5片花瓣,大波斯菊有8片花瓣,宝蓝的瓜叶菊有13片花瓣……除此之外,还有向日葵的21片,雏菊的34、55或89片。把花瓣数目一一列出,我们得到数列1、2、3、5、8、13、21、34、55、89……

为什么花瓣的数目是这样的呢?你是不是觉得很困惑?其实,这是因为花瓣在花朵绽放之前,扮演着保护芽、雌蕊和雄蕊的角色,而1、2、3、5、8、13……这样的花瓣数最能有效保护花朵的繁殖。

仔细看向日葵花蕊上的种子,它们可是按顺时针和逆时针方向绕圈排列的。绕圈的圈数会因为向日葵的大小而有所不同,普通大小的向日葵花蕊部分的种子排列会顺时针绕上21圈和逆时针绕上34圈,甚至还会绕上55圈。虽然两个方向绕圈的数目不同,但它们都是斐波那契数列中相继的两个数。

难以置信的斐波那契游戏

倘若你有存零花钱的习惯,那我相信你将会对下面这个有趣的存钱实验感兴趣。假设你有一大袋1分和2分的硬币,你要把它们存入存钱罐中。

如果你想存入1分,那么只有一种方法,因为你只能放入一枚1分硬币。

如果你想存入2分,那么会有2种方法。你可以选择放入两枚1分硬币,或者放入一枚2分硬币。

如果你想存入3分,那么会有3种方法。你可以放入三枚1分硬币,或者先放入一枚2分硬币再放入一枚1分硬币,或者先放入一枚1分硬币再放入一枚2分硬币。

如果你想存入4分……随后,你会发现这样的规律:

考考你:眼尖的你既然已经发现对应存入钱的总额,放入方法总数会呈现斐波那契数列规律,那你想想看,如果要存入6分,你会有多少种方法呢?(答案见下期)

数学爱好者们总是会变着法子利用斐波那契数列来耍诡计。瞧瞧,游戏又开始啦!

●取6个盒子,把盒子编号为1~6。

●从1~9中任选两个数,把它们分别写在纸条上,放入编号为1和2的盒子内。

●把盒子1和盒子2内的数相加,将所得的结果放入盒子3内。

●把盒子2和盒子3内的数相加,将所得的结果放入盒子4内。

●下一步把盒子3和盒子4内的数相加,将所得的结果放入盒子5内。

这时,请求朋友允许你瞥一眼盒子5内的数。假设你看到的数是x(这里用x来表示你所看到的数),那你就可以马上写出另一个数4x(最后答案)。

●把盒子4和盒子5内的数相加,将所得的结果放入盒子6内。

●最后把6个盒子内所有的数相加。

没等朋友把盒子6内的数计算出来,你就已经写出了最后答案,你的朋友肯定会目瞪口呆的。

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