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作者: awendy (蘇菲亞&mayday阿信) 看板: P_a_wendy
標題: 斐波那契數列
時間: Tue Dec 14 21:10:39 2004

「每一對兔子過了出生第一個月之後,每個月生一對小兔子。
現把一對初生小兔子放在屋內,問一年後屋內有多少對兔子?」

  先不在這裡考慮兔子能否長大,或是某些月份沒有生小兔子一類的問題,
完全只由數學角度去考慮這問題,意大利數學家斐波那契(Fibonacci)解了
這個題目,其內容大約是這樣的:

  在第一個月時,只有一對小兔子,過了一個月,那對兔子成熟了,
在第三個月時便生下一對小兔子,這時有兩對兔子。再過多一個月,
成熟的兔子再生一對小兔子,而另一對小兔子長大,有三對小兔子。
如此推算下去,我們便發現一個規律:

時間(月) 初生兔子(對) 成熟兔子(對) 兔子總數(對)
1 1 0 1
2 0 1 1
3 1 1 2
4 1 2 3
5 2 3 5
6 3 5 8


不難發現,每個月成熟兔子的數目是上個月的兔子總數,
而初生兔子的數目是上個月成熟兔子的數目,
也即是兩個月前的兔子總數,因此每個月的兔子總數剛好是上個月和兩個月前
的的兔子總數之和。由此可得每個月的兔子總數是 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21,
34, 55, 89, 144, 23, 377...,由此可知一年後有 377 對兔子。

  若把上述數列繼續寫下去,得到的數列便稱為斐波那契數列,
數列中每個數便是前兩個數之和,而數列的最初兩個數都是 1。
若果設 F0=1, F1=1, F2=2, F3=3, F4=5, F5=8, F6=13...
則成立這個關係式:當 n 大於 1,Fn+2=Fn+1+ Fn,而 F0=F1=1。
下面是一個古怪的式子:
   Fn看似是無理數,但當 n 是非負整數時,Fn都是整數,
而且組成斐波那契數列,因為F0=F1=1,並且Fn+2=Fn+1+ Fn,
這可用數學歸納法來證明。

  利用斐波那契數列解決兔子數目的問題似乎沒有甚麼用途,
因為不能保證兔子真的每月只生一對小兔子一類的問題,
但事實上這個數列的應用十分廣泛。例如一個走梯級的問題,
若某人走上一段梯級,他每一步可以走上一級,
或是跳過一級而走到第二級,
若他要走上六級,有多少個不同走法?
我們可以考慮,若果設 Fn是走 n 級梯級的走法的數目,
若他在第n級,他可以走到第 n-1 級,或是跳過第n-1級,
走到第 n-2 級,他在第 n-1 級有 Fn-1個走法,
而在第 n-2 級有 Fn-2個走法,
因此在第n級時的走法是 Fn-2+Fn-1個走法,即 Fn=Fn-2+Fn-1,
而他在第二級和第三級的走法分別有 1 個和 2 個,
因此可知走法的數目與斐波那契數列有關。
  我們還可以利用斐波那契數列來做出一個新的數列,方法是
把數列中相鄰的數字相除,以組成新的數列如下:
  
  從(1)中可知當 n 無限增大時,數列的極限是
  
  這個數值稱為黃金分割,它正好是方程 x2+x-1=0 的一個根。

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http://mathsmoney.uhome.net/maths/t001.htm



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