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斐波那契数列第三部分

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

在下图所示的图形中,画四条线,笔不要离开纸面,穿过所有九个点。

点
例如,如果允许画五行,你可以像下图所示那样画。但是如果只允许画四行,该怎么画呢?
虚线

斐波那契数列第三部分

本周我们将继续探讨斐波那契数列。在深入讲解之前,让我先定义一下:

F n = 斐波那契数列中的n 个数。

本周我将展示一个公式,可以直接求出斐波那契数列中的任意一项,而无需定义任何先前的项。

在上周的简报中,我展示了当 n 趋于无穷大时,斐波那契数列中每个数与前一个数的比值如何趋近于 Φ。Φ 是以下方程的两个解之一,被称为黄金分割率。

Φ₂ – Φ – 1 = 0

重新排列:

(1)Φ 2 = Φ + 1

接下来,将等式(1)两边同时乘以Φ:

Φ₃ = Φ₂ + Φ

6;font-family: 'Open Sans',sans-serif;color: #313131!important; margin-top: 20px;">= Φ + 1 + Φ (将 Φ 2的值代入上面的公式 (1))

= 2 Φ + 1

接下来,将等式(1)两边乘以Φ2

Φ₄ = Φ₃ + Φ₂

= (2 Φ + 1) + (Φ + 1) (代入上述 Φ 3 + Φ 2的值)

=3 Φ + 2

接下来,将等式(1)两边乘以Φ3

Φ₅ = Φ₄ + Φ₃

= (3Φ + 2) + (2Φ + 1)(代入上述Φ3 + Φ2的值)

=5 Φ + 3

接下来,将等式(1)两边乘以Φ4

Φ6 = Φ5 + Φ4

= (5Φ + 3) + (3Φ + 2)(代入上述Φ3 + Φ2的值)

=8 Φ + 5

接下来,将等式(1)两边乘以Φ5

Φ7 = Φ6 + Φ5

= (8Φ + 5) + (5Φ + 3)(代入上述Φ3 + Φ2的值)

=13 Φ + 8

你看出什么规律了吗?

(2) Φn = FnΦ + Fn -1

回想一下,方程 Φ 2 – Φ – 1 = 0 有两个解。利用二次方程,我们将这两个解定义为 x 和 y。

6;font-family: 'Open Sans',sans-serif;color: #313131!important;margin-top: 20px;"> x = 1 + √5 2

y = 1 - √5 2

将这些解代入方程(2):

(3)x n = F n x + F n-1

(4)y n = F n y + F n-1-

从公式 (3) 中减去公式 (4):

x n – y n = F n x - F n y

x n – y n = F n (xy)

F n = (x n – y n ) / (xy)

让我们回到上面定义的 x 和 y。

xy

我知道用这种方法实际计算斐波那契数会很麻烦。但是,我仍然觉得任何斐波那契数都存在纯粹形式这件事非常神奇。

我要感谢 blackpenredpen YouTube 频道,本期简报中展示的方法就来源于此。您可以在 视频“从二次方程推导斐波那契数列的第 n 项公式”中找到它。

逻辑谜题答案

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