10.4: liczby Fibonacciego i Złote proporcje

słynnym i ważnym ciągiem jest ciąg Fibonacciego, nazwany na cześć włoskiego matematyka znanego jako Leonardo Pisano, którego pseudonim był Fibonacciego i który żył od 1170 do 1230 roku. Sekwencja ta jest następująca:

\

sekwencja ta jest definiowana rekurencyjnie. Oznacza to, że każdy termin jest zdefiniowany przez poprzednie terminy.

i tak dalej.

ciąg Fibonacciego jest zdefiniowany przez, dla wszystkich, gdy I.

innymi słowy, aby otrzymać następny wyraz w sekwencji, dodaj dwa poprzednie wyrazy.

\

notacja, której będziemy używać do reprezentowania ciągu Fibonacciego jest następująca:

\

przykład \(\PageIndex{1}\): znajdowanie liczb Fibonacciego rekurencyjnie

Znajdź 13., 14. i 15. liczby Fibonacciego używając powyższej rekurencyjnej definicji dla ciągu Fibonacciego.

Po pierwsze, zauważ, że istnieje już 12 liczb Fibonacciego wymienionych powyżej, więc aby znaleźć następne trzy liczby Fibonacciego, po prostu dodajemy dwa poprzednie terminy, aby uzyskać następny termin zgodnie z definicją.

dlatego 13., 14. i 15. liczby Fibonacciego wynoszą odpowiednio 233, 377 i 610.

Obliczanie terminów ciągu Fibonacciego może być uciążliwe przy użyciu wzoru rekurencyjnego, zwłaszcza przy znajdowaniu terminów z dużym N. Na szczęście matematyk Leonhard Euler odkrył wzór do obliczania dowolnej liczby Fibonacciego. Formuła ta została utracona przez około 100 lat i została odkryta na nowo przez innego matematyka Jacques ’ a Bineta. Oryginalna formuła, znana jako formuła Bineta, znajduje się poniżej.

formuła Bineta: N-ta liczba Fibonacciego jest podana według następującego wzoru:

\} {\sqrt{5}}\]

formuła Bineta jest przykładem jawnie zdefiniowanej sekwencji. Oznacza to, że terminy sekwencji nie są zależne od poprzednich terminów.

czasami zamiast powyższej używa się nieco bardziej przyjaznej dla użytkownika, uproszczonej wersji Formuły Binet.

uproszczony wzór Bineta: N-ta liczba Fibonacciego jest podana według następującego wzoru:

Uwaga: symbol oznacza „zaokrąglenie do najbliższej liczby całkowitej.”

przykład \(\PageIndex{2}\): znalezienie jawnie

znajdź wartość za pomocą uproszczonej formuły Bineta.

Figure \(\PageIndex{1}\): Calculator Work for

Example \(\PageIndex{3}\): Finding Explicitly

Find the value of using Binet’s simplified formula.

Figure \(\PageIndex{2}\): Calculator Work for

Example \(\PageIndex{4}\): Finding Explicitly

Find the value of using Binet’s simplified formula.

Figure \(\PageIndex{3}\): Calculator Work for

All around us we can find the Fibonacci numbers in nature. Liczba gałęzi na niektórych drzewach lub liczba płatków niektórych stokrotek to często liczby Fibonacciego

rysunek \(\PageIndex{4}\): liczby Fibonacciego i stokrotki

a. Stokrotka z 13 płatkami b. Stokrotka z 21 płatkami

a. wynik obrazu dla stokrotki b. wynik obrazu dla stokrotki

(stokrotki, N. D.)

liczby Fibonacciego pojawiają się również w spiralnych wzorach wzrostu, takich jak liczba Spiral na kaktusie lub w łóżkach nasion słoneczników.

rysunek \(\PageIndex{5}\): liczby Fibonacciego i wzrost spiralny

a. Kaktus z 13 spiralami zgodnymi z ruchem wskazówek zegara B. Słonecznik z 34 spiralami zgodnymi z ruchem wskazówek zegara i 55 spiralami przeciwnym do ruchu wskazówek zegara

a. b.

(Kaktus, n. d.) (Słonecznik, n. d.) liczby Fibonacciego.

wydaje się, że te współczynniki zbliżają się do liczby. Liczba, do której zbliżają się te współczynniki, to specjalna liczba zwana Złotym współczynnikiem, oznaczana przez (grecka litera phi). Widziałeś tę liczbę we wzorze Bineta.

Złoty Współczynnik:

\

złoty Współczynnik ma przybliżenie dziesiętne \(\phi=1.6180339887\).

złoty podział jest liczbą specjalną z różnych powodów. Nazywana jest również proporcją boską i pojawia się w sztuce i architekturze. Niektórzy twierdzą, że jest to najbardziej przyjemny stosunek do oka. Aby znaleźć ten stosunek, Grecy tną długość na dwie części, a mniejszy kawałek równa się jednej jednostce. Najbardziej przyjemne cięcie jest wtedy, gdy stosunek całej długości do długiego kawałka jest taki sam jak stosunek długiego kawałka do krótkiego kawałka 1.

1

mnożenie krzyżowe, aby uzyskać

zmień kolejność, aby uzyskać

Rozwiąż to równanie kwadratowe za pomocą wzoru kwadratowego.

Złoty Współczynnik jest rozwiązaniem równania kwadratowegoco oznacza, że ma właściwość . Oznacza to, że jeśli chcesz do kwadratu złoty stosunek, po prostu dodaj jeden do niego. Aby to sprawdzić, wystarczy podłączyć .

udało się!

kolejna ciekawa zależność pomiędzy Złotym współczynnikiem a ciągiem Fibonacciego występuje przy przyjmowaniu potęg .

i tak dalej.

zauważ, że współczynniki I LICZBY dodane do są liczbami Fibonacciego. Można to uogólnić do Formuły znanej jako złota zasada mocy.

złota zasada mocy: \(\phi^{n}=f_{n} \phi+f_{N-1}\)

gdzie\(f_{n}\) jest N-tą liczbą Fibonacciego i \(\phi\) jest złotym współczynnikiem.

przykład \(\PageIndex{5}\): potęgi złotego podziału

Znajdź następujące wartości używając złotej reguły mocy: a. I B.

Related Posts

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *