斐波那契数列不用数组_兔子数列——斐波那契数列
相信人們都對斐波那契數列有或多或少的了解,如果沒有,那你一定聽過黃金分割比或是見過下面這種圖片:
斐波那契生活在十三世紀的意大利,原名列奧納多·皮薩諾(Leonardo Pisano),他出生在意大利那個后來因為伽里略做過自由落體實驗而著名的斜塔所在的城市里。值得一提的是,除了常為人所道的斐波那契數列,他還有一項更偉大的數學成就——將阿拉伯數字和乘數的位值表示法系統引入了歐洲。所以,我們也許可以說他是生活在丟番圖之后費爾馬之前這2000年間歐洲最杰出的數學家了。
斐波那契數列源自斐波那契在《計算之書》第12章中提到的兔子繁殖問題:
如果每1對成兔每月生1對幼兔,幼兔經過2個月后成為成兔,即開始繁殖,試問年初的1對幼兔1年后能繁殖成多少對兔子?(假定不發生任何死亡)
記第n月底的兔子對數為Fn,則:F1=1,F2=1,F3=2,F4=3,F5=5,F6=8,…觀察數列{Fn}規律很容易發現,從第三項起,每一項都是它前兩項的和,即Fn+2=Fn+1+Fn(n∈N*),這樣我們得到一個數列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,…這樣很容易知道年底共有144對兔子.
將問題一般化后就是:第n個月底時的兔子數就是斐波那契數列的第n項.那么能否找到它的通項公式?
推導過程如下:
這個數列其中一個有趣的性質就是:一個數與其后一個數之比,越往后越接近于0.618.即,當n趨向于無窮大時,比值Fn/Fn+1趨向于(√5-1)/2,而這個無理數,正是黃金分割數0.618的來歷。
自然界中存在許多相關案例,我們可以很容易地觀察到諸如松塔、花菜、向日葵、以及許多花蕊都按照一定的螺旋排布,而它們順時針和逆時針螺旋的條數恰是斐波那契數列中相鄰的兩項。
花瓣的數目:
樹枝的分叉:
葉子的生長方式也是如此,對于許多植物來說,每片葉子從中軸附近生長出來,為了在生長的過程中一直都能最佳地利用空間(要考慮到葉子是一片一片逐漸地生長出來,而不是一下子同時出現的),每片葉子和前一片葉子之間的角度應該是222.5度,這個角度稱為“黃金角度”,因為它和整個圓周360度之比是黃金分割數0.618033989......的倒數,而這種生長方式就決定了斐波那契螺旋的產生。
這似乎是植物生長或排列種子的“優化方式”,它能使所有種子具有差不多的大小卻又疏密得當,不至于在圓心處擠了太多的種子而在圓周處卻又稀稀拉拉。
0.618這個比例被公認為是最能引起美感的比例,因此被稱為黃金分割。但是0.618這個比例是非常難以計算的,我們可以記下1.618這個數值,也就是我們常常在攝影中提到的“三分線構圖”。
在平面設計中:斐波那契矩形或斐波那契數列中各個數字為半徑的圓形相切而組成的復合圖形。
斐波那契數列最常用的功能就是用來布局。設計師可以指定特定的單位寬度,例如90像素,然后分別乘以斐波那契數列中的斐波那契數,得到的就是各分欄的定寬。例如,在一個1170像素寬度的三欄式布局中,各欄寬度分別為180像素(90×2)、270像素(90×3)和720像素(90×8)。斐波那契數列除了可以用來指定分欄的列寬,也可以決定標題和正文字號的大小關系。如果根據數值大小將數列進行拆分,那么較大的斐波那契數(144,233,377,610,987)可以分配給各分欄的列寬及其它部分的長度,而較小的斐波那契數(8,13,21,34,55)可以用來設置文字的大小、行高與間隙。
純文字圖書中,正文字號用8號會略小,一般我們可以適當放大一些,改用9、14、23這樣的字號,各級字號等于前兩個級別之和;用來細分網格,比如將版面分為若干個小網格。按數列比例選擇區塊進行分割或組合。
仿生設計:前面提到了樹枝的分叉遵循斐波那契數列,而在2011年8月份,美國一名13歲的小男孩Aidan Dwye在觀察樹枝分叉時“發現”它的分布模式類似斐波那契數列,這是大自然演化的一種結果,可能有助于樹葉進行光合作用。于是他據此制作了一個小型的太陽能電池樹,并在特定的高度和間隔安裝上了太陽能電池。普通的太陽能電池一般是成排成列擺放的,實驗結果顯示,按照斐波那契數列擺放的太陽能電池樹產生的電能要多出20%,且太陽能照射到它的時長要比普通陣列多出2.5個小時。
“音樂與數學的關系,即作為一個觀念性的問題,又作為一個方法論的問題。在西方音樂歷史上,是從畢達哥拉斯時代開始就一直被關注的一個對象。”許多作曲家在創作曲譜時也利用了斐波那契數列。在《新格羅夫音樂與音樂家辭典》的詞條“Fibonacci series”中提到:“作品中自然出現的斐波那契數列始于 1843 年之前,但是在這種情況下,音樂學者必須在對作品的解釋以及作曲家的自覺意圖這兩者之間做出清晰的區分”。如古拜杜麗娜的《打呃歌》。
斐波那契數列:“有我走天下?”
異調.植物如何優化器官的排列方式?——斐波那契螺旋[J].科學24小時,2004(05):24.
楊洪格.自然界的數學之美——斐波那契數列[J].中學生數學,2016(13):29-30.
https://blog.csdn.net/g1933375079/article/details/18773641
https://www.sohu.com/a/219555957_114819
http://www.odaad.com/share/eperience/2013-07-31/222.html
倪勇,張永志,李瑞琪.斐波那契數列在LOGO設計中的應用研究[J].設計藝術(山東工藝美術學院學報),2014(06):107-110.
孫重冰.斐波那契數列與平面設計[J].設計,2014(11):109-110.
https://zhuanlan.zhihu.com/p/34600277
https://www.guokr.com/article/60134/
劉舒婷. 索菲亞·古拜杜麗娜《打呃歌》、《開始時是節奏》中的數理邏輯—斐波那契數列[D].上海音樂學院,2019.
總結
以上是生活随笔為你收集整理的斐波那契数列不用数组_兔子数列——斐波那契数列的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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