Think in Java之斐波那契数列
斐波納契數列(Fibonacci Sequence),又稱黃金分割數列。
指的是這樣一個數列:1、1、2、3、5、8、13、21、……這個數列從第三項開始,每一項都等于前兩項之和。
在數學上,斐波納契數列以如下被以遞歸的方法定義:F0=0,F1=1,Fn=F(n-1)+F(n-2)(n>=2,n∈N*)在現代物理、準晶體結構、化學等領域,斐波納契數列都有直接的應用。
斐波那契數列的發明者,是意大利數學家列昂納多·斐波那契(Leonardo Fibonacci)。
與黃金分割的關系
有趣的是:這樣一個完全是自然數的數列,通項公式卻是用無理數來表達的。而且當n趨向于無窮大時,后一項與前一項的比值的小數部分越來越逼近黃金分割0.618. 1÷1=1,2÷1=2,3÷2=1.5,5÷3=1.666...,8÷5=1.6,…………,89÷55=1.6181818…,…………233÷144=1.618055…75025÷46368=1.6180339889…...
越到后面,這些比值越接近黃金比。
證明:
a[n+2]=a[n+1]+a[n]。
兩邊同時除以a[n+1]得到:
a[n+2]/a[n+1]=1+a[n]/a[n+1]。
若a[n+1]/a[n]的極限存在,設其極限為x,
則lim[n->;∞](a[n+2]/a[n+1])=lim[n->;∞](a[n+1]/a[n])=x。
所以x=1+1/x。
即x²=x+1。
所以極限是黃金分割比..
如果你看到有這樣一個題目:
某人把一個8*8的方格切成四塊,拼成一個5*13的長方形,故作驚訝地問你:為什么64=65?
其實就是利用了斐波那契數列的這個性質:5、8、13正是數列中相鄰的三項,事實上前后兩塊的面積確實差1,只不過后面那個圖中有一條細長的狹縫,一般人不容易注意到。
在楊輝三角中隱藏著斐波那契數列
斐波那契數列的整除性與素數生成性
每3個數有且只有一個被2整除,
每4個數有且只有一個被3整除,
每5個數有且只有一個被5整除,
每6個數有且只有一個被8整除,
每7個數有且只有一個被13整除,
每8個數有且只有一個被21整除,
每9個數有且只有一個被34整除,
.......
我們看到第5、7、11、13、17、23位分別是素數:5,13,89,233,1597,28657(第19位不是)
斐波那契數列的素數無限多嗎?
斐波那契數列的個位數:一個60步的循環
11235,83145,94370,77415,61785.38190,99875,27965,16730,33695,49325,72910…
斐波那契數列中是否存在無窮多個素數?[維基百科]
在斐波那契數列中,有素數:
2,3,5,13,89,233,1597,28657,514229,433494437,2971215073,99194853094755497,1066340417491710595814572169,19134702400093278081449423917……
目前已知最大素數是第81839個斐波那契數,一共有17103位數。
相關的數學問題
1.排列組合
有一段樓梯有10級臺階,規定每一步只能跨一級或兩級,要登上第10級臺階有幾種不同的走法?
這就是一個斐波那契數列:
登上第一級臺階有一種登法;登上兩級臺階,有兩種登法;登上三級臺階,有三種登法;登上四級臺階,有五種登法……
1,2,3,5,8,13……所以,登上十級,有89種走法。
類似的,一枚均勻的硬幣擲10次,問不連續出現正面的可能情形有多少種?
答案是(1/√5)*{[(1+√5)/2]^(10+2) - [(1-√5)/2]^(10+2)}=144種。
2.數列中相鄰兩項的前項比后項的極限
當n趨于無窮大時,F(n)/F(n+1)的極限是多少?
這個可由它的通項公式直接得到,極限是(-1+√5)/2,這個就是黃金分割的數值,也是代表大自然的和諧的一個數字。
3.求遞推數列a(1)=1,a(n+1)=1+1/a(n)的通項公式
由數學歸納法可以得到:a(n)=F(n+1)/F(n),將斐波那契數列的通項式代入,化簡就得結果。
4.兔子繁殖問題(關于斐波那契數列的別名)
斐波那契數列又因數學家列昂納多·斐波那契以兔子繁殖為例子而引入,故又稱為“兔子數列”。
一般而言,兔子在出生兩個月后,就有繁殖能力,一對兔子每個月能生出一對小兔子來。如果所有兔都不死,那么一年以后可以繁殖多少對兔子?
我們不妨拿新出生的一對小兔子分析一下:
第一個月小兔子沒有繁殖能力,所以還是一對
兩個月后,生下一對小兔民數共有兩對
三個月以后,老兔子又生下一對,因為小兔子還沒有繁殖能力,所以一共是三對
------ 依次類推可以列出下表:
| 經過月數 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 幼仔對數 | 1 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | 89 |
| 成兔對數 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | 89 | 144 |
| 總體對數 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | 89 | 144 | 233 |
幼仔對數=前月成兔對數
成兔對數=前月成兔對數+前月幼仔對數
總體對數=本月成兔對數+本月幼仔對數
可以看出幼仔對數、成兔對數、總體對數都構成了一個數列。這個數列有關十分明顯的特點,那是:前面相鄰兩項之和,構成了后一項。
這個數列是意大利中世紀數學家斐波那契在<;算盤全書>;中提出的,這個級數的通項公式,除了具有a(n+2)=an+a(n+1)的性質外,還可以證明通項公式為:an=(1/√5)*{[(1+√5)/2]^n-[(1-√5)/2]^n}(n=1,2,3.....)`````
可惜本人是文科生,看不懂也不記得那些所謂的數學公式了,以前素材只摘選感興趣的部分。
來源于百度:http://baike.baidu.com/view/816.htm
我只感興趣的是后面這幾段代碼的實現:
控制臺輸出結果為:
1 1 2 3 5 8 5請輸入一個整數:500
139423224561697880139724382870407283950070256587697307264108962948325571622863290
691557658876222521294125
轉載于:https://www.cnblogs.com/orion/archive/2012/04/15/2450298.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的Think in Java之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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