常见的数列分析 生活中数列的例子有哪些

在大多数人的潜意识里,数学的发现来自于对自然生命的观察和归纳,从一些具体的事物中总结出一套规律,在数学演绎体系中深入研究,最终得到更多一般结论 。有时,我们很幸运能够得到一些应用非常广泛的数学定律 。今天,我们来聊一聊数学中最著名的数学现象之一——斐波那契数列 。

常见的数列分析  生活中数列的例子有哪些

文章插图
这个序列的名字比较有风格,是一个人的名字 。1202年,意大利数学家斐波那契出版了《算盘全书》,他是第一个系统研究这个数列相关性质的人 。
这个序列定义如下:
前两项是0,1;从第3项开始,后一项为前两项之和 。
常见的数列分析  生活中数列的例子有哪些

文章插图
斐波那契,欧洲中世纪伟大的数学家
斐波那契出生于 1175 年 。他的父亲在北非做生??意 。这个年轻人从很小的时候就开始协助父亲工作 。在协助父亲经商的过程中,他接触到了阿拉伯数字,发现了阿拉伯数字 。书籍联想比罗马数字更简洁,更容易记住 。在过去几年的听闻过程中,斐波那契不断总结出一些计算技巧 。于是他到地中海地区向当地的数学家学习,经过几年的学习和总结 。1200年回国后,他将自己在计算方面的经验和研究写成代表作《珠算全书》 。这本书记录了很多利率、记账、会计,在当时是一本非常实用的会计教科书 。这本书诞生于中世纪的欧洲,对当时的人们应该算是数学计算的启蒙书籍 。
我们从数学上得到这个序列的递归关系:
斐波那契数列递归关系
其实就递推关系而言,计算这个数列的每一项很容易,但是通项公式就不是那么明显了,至少在中学时代的数学知识上,很难解这个序列的通式公式就出来了 。在这里,小冉只介绍了一个看起来很“简单”的解决方案——特征值法 。
【常见的数列分析生活中数列的例子有哪些】
常见的数列分析  生活中数列的例子有哪些

文章插图
特征值法求解斐波那契数列通项公式
我们不会详细说明为什么要这样使用特征值方法 。我们只是用一个简单的方法求解这个数列的通项公式,结果应该更容易让大家接受 。
很多人第一次很难接受斐波那契数列的通项公式 。为什么这个顺序如此违反直觉?明明都是自然数列,为什么通项公式中有两个无理数的n次方形式?
其实很容易推导出其公式的推导过程 。这里的 λ1 和 λ2 不是普通的无理数 。这两个数之间有两个特殊的性质,分别是:λ1=λ2-1,1/λ1=λ2 。0.618 和 1.618 也称为黄金比例共轭 。正是由于这个性质,在通项公式中,两个无理数的n次方的小数部分总是可以相互抵消,最后只能存在自然数部分 。在研究数列时,如果能找到通项公式,那么它的性质就基本揭示了 。
小然曾经在中学参加过一次信息学竞赛,其中一道编程题是这样描述的:
有一个十级楼梯,你可以选择一次跳一级,或者两级 。一共有多少次跳跃?
当我收到这个问题时,很容易想到复杂的方面 。想了想,发现无法按照题意直接写出方法,只好先画图 。给几个看看结果 。
跳至关卡 1:1 种;
跳到2级:1+1=2种;
跳到3级:1+2=3种;
跳到4级:2+3=5种;
...
这后面的数字不只是斐波那契数列,所以这个编程问题就成功解决了 。当然,斐波那契在定义这个数字序列时并没有使用这个例子 。他举了养兔子的例子,也很形象 。
常见的数列分析  生活中数列的例子有哪些

文章插图