斐波那契数列(第一部分)
本周我们将开始一个关于斐波那契数列的三期系列讲座,这个数列在数学和自然界中都随处可见。不过,在此之前,我先奉上每周例行的逻辑谜题。

逻辑谜题
你身边有一只独角兽和一匹飞马。独角兽在星期一、星期二和星期三说谎,其他时间都说真话。飞马在星期四、星期五和星期六说谎,其他时间都说真话。
在不知道今天是星期几的情况下,你听到了以下这些话。
独角兽:“昨天是我撒谎的日子之一。”
飞马:“昨天也是我撒谎的日子。”
今天星期几?
斐波那契数列(第一部分)
让我先从一个数学问题开始讨论。
如果抛掷一枚均匀的硬币 20 次,连续两次都出现正面的概率是多少?
第一次抛硬币——共有两种成功组合,总共有两种组合,概率为 2/2 = 100%,因此我们永远不会连续出现两次正面。换句话说,一次抛硬币不可能出现两次正面。
第二次抛掷——共有三种成功组合(HT、TH、TT),总共有 2 2 = 4 种组合,概率为¾ = 75%,因此我们永远不会在两次抛掷中连续出现两个正面。
第三次抛掷——共有五种成功组合(HTT、HTH、THT、TTH、TTT),总共有 23=8 种组合,概率为 5/8 = 62.5%,因此在三次抛掷中,我们永远不会看到连续两次正面朝上。
然而,现在计算成功组合的数量开始变得繁琐了。我们不妨换个方法。如果第三次抛掷是反面,那么前两次抛掷的所有成功组合仍然有效。换句话说,我们可以直接在所有两次抛掷的组合中加上反面:HTT、THT、TTT。如果第三次抛掷是正面,那么之后任何一次抛掷后的组合,只要加上“TH”即可:HTH、TTH。因此,如果第三次抛掷是反面,则共有3种成功组合;如果第三次抛掷是正面,则共有2种成功组合,总共5种。
第四次抛硬币——如果是反面,我们可以利用第三次抛硬币的所有组合(共5种),并在每个组合后加一个“T”。如果是正面,我们回到第二次抛硬币,并在每个组合后加一个“TH”。总共有5+3=8种组合。
你看出规律了吗?以两个 1 开头,每个后续数字是前两个数字之和的数列是:1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …,这就是斐波那契数列。我们在这里做的正是斐波那契数列:如果上一次抛硬币是反面,则倒数 1;如果是正面,则倒数 2。
下表显示了抛掷1到20次硬币时,成功组合数、总组合数以及没有连续两次正面朝上的概率。概率是成功组合数除以总组合数,即2^n,其中n是抛掷次数。最后一行显示,没有连续两次正面朝上的概率为17711/1048576 ≈ 1.69%。

这仅仅展示了斐波那契数列的一个实际应用。下周我们将继续探讨数列中相邻两项的比值。

逻辑谜题答案
周四
逻辑谜题解答
我们先来看独角兽的陈述。它只在星期一和星期四与独角兽的诚实相符。
我们接下来看一下飞马的说法。它只在周四和周日与独角兽的诚实相符。