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斐波那契数列

2008-12-23周启东

关键词:蜂房那契算术

周启东

蜜蜂是勤劳的,也是可爱的,下面就请同学们来思考一个与蜜蜂有关的数学趣题.

假定有一排蜂房,形状如图1,一只蜜蜂在左下角,由于受了点伤,它只能始终向右方(包括右上、右下)爬行,从一间蜂房爬到右边相邻的蜂房中去.例如,蜜蜂到1号蜂房的爬法有:蜜蜂→1号;蜜蜂→0号→1号.共有2种不同的爬法.同学们知道蜜蜂从最初位置到4号蜂房共有多少种不同的爬法吗?

要求出蜜蜂从最初位置到4号蜂房共有几种不同的爬法,就得由简到繁、一步一步来.

很明显,按规则,蜜蜂从最初位置到0号蜂房只有唯一的一种爬法.从最初位置到1号蜂房有2种不同爬法:蜜蜂→1号;蜜蜂→0号→1号.同样的道理,蜜蜂从最初位置到2号蜂房有3种不同爬法:蜜蜂→0号→2号;蜜蜂→1号→2号;蜜蜂→0号→1号→2号.蜜蜂从最初位置到3号蜂房有5种不同爬法:蜜蜂→1号→3号;蜜蜂→0号→2号→3号;蜜蜂→0号→1号→2号→3号;蜜蜂→1号→2号→3号;蜜蜂→0号→1号→3号.

现在不难看出,蜜蜂要是想从最初位置爬到4号蜂房,那它在到4号蜂房之前,最后一个落脚点不是2号蜂房就是3号蜂房.所以蜜蜂从最初位置到4号蜂房的不同爬法的总数,就是它从最初位置到2号蜂房的不同爬法的总数与它从最初位置到3号蜂房的不同爬法的总数的和.因此蜜蜂从最初位置到4号蜂房的不同爬法的总数为3+5=8.

如果还有5号蜂房、6号蜂房、7号蜂房……继续算下去就会得到下面的一组数:1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,

144,….

如果这列数前面再加上一项1,那么就成了很有名的斐波那契数列.

列昂纳多·斐波那契是意大利的数学家.他是一个商人的儿子.儿童时代跟随父亲到了阿尔及利亚,在那里他学到了许多阿拉伯的算术和代数知识,从而对数学产生了浓厚的兴趣.

长大以后,因为商业贸易关系,他去过许多国家,到过埃及、叙利亚、希腊、西西里和法兰西.每到一处他都留心搜集数学知识.回国后,他把搜集到的算术和代数材料,进行研究、整理,编写成一本书,取名为《算盘之书》,于1202年正式出版.

这本书是欧洲人从亚洲学来的算术和代数知识的整理和总结,它推动了欧洲数学的发展.从此,阿拉伯数字在欧洲通行起来.

在这本书中有一道“兔子问题”:

一个人到集市上买了一对小兔子,一个月后,这对小兔子长成一对大兔子.然后这对大兔子每过一个月就可以生一对小兔子,而每对小兔子也都是经过一个月可以长成大兔子,长成大兔子后也是每经过一个月就可以生一对小兔子.那么,从此人在市场上买回那对小兔子算起,每个月后,他拥有多少对兔子?

这是一个有趣的问题.可以这么推算:

第一个月后,小兔子刚长成大兔子,还不能生小兔子,所以只有一对大兔子.

第二个月后,大兔子生了一对小兔子,他有了一对小兔子和一对大兔子.

第三个月后,原先的大兔子又生了一对小兔子,上月出生的小兔子也长成了大兔子,他共有一对小兔子和两对大兔子.

第四个月后,两对大兔子各生一对小兔子,上月出生的小兔子又长成了大兔子,他共有两对小兔子和三对大兔子.

第五个月后,三对大兔子各生一对小兔子,上月出生的两对小兔子也长成了大兔子,他共有三对小兔子和五对大兔子.

……

以此类推,可得到每月兔子对数为一个数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,….

这是一个很有规律的数列,从第三项起,每一项都是紧接着它的前面两项的和,这个数列可以无穷尽地向大数发展.人们为了纪念这位“兔子问题”的创始人,就把这个数列称为“斐波那契数列”.

该数列有很多奇妙的属性.比如:

随着数列项数的增加,前一项与后一项之比越来越逼近0.618 033 988 7…….

还有一个性质,从第二项开始,每个奇数项的平方都比前后两项之积多1,每个偶数项的平方都比前后两项之积少1.连续4项中,中间两项的积与外面两项积的差是1或-1.

上面的知识同学们懂了吗?下面的问题就请你们来完成吧!

人民公园的侧门口有9级台阶,小聪一步只能上1级台阶或2级台阶,那么小聪上这9级台阶共有多少种不同方法?(参考答案:55)

注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文”。

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