數(shù)學(xué)君曾經(jīng)看過一部長篇小說《達(dá)芬奇密碼》
估計很多人在大學(xué)都讀過
篇梭,這是由美國作家丹·布朗創(chuàng)作的長篇小說
小說以這樣的懸念開場:
臨近午夜溢豆,法國盧浮宮年邁的館長被人殺害在藝術(shù)大畫廊的地板上。在人生的最后時刻,館長脫光了衣服强岸,用自己的身體擺成達(dá)芬奇的名畫《維特魯威人》的樣子,并在尸體旁邊留下了一個令人難以琢磨的密碼:13-3-2-21-1-1-8-5砾赔,這些看似無序的數(shù)字蝌箍,密碼專家索菲-奈芙一看就明白,實際它可以按照遞增排序為:1-1-2-3-5-8-13-21暴心,這正是斐波那契數(shù)列妓盲,是數(shù)學(xué)史上的一個著名數(shù)列。
小說借斐波那契數(shù)列和另外兩個隱語(字母重排后专普,一句是萊昂納多.達(dá).芬奇悯衬,一句是蒙娜麗莎),制造重重懸念檀夹,使讀者欲罷不能
筋粗。
達(dá)芬奇、維特魯威人這幾個詞炸渡,都以高頻率出現(xiàn)在往期的數(shù)學(xué)故事—“‘黃金分割’的應(yīng)用”中娜亿,但它們不是建立起黃金分割和斐波那契數(shù)列的橋梁,它們都只是這兩個規(guī)律的應(yīng)用和體現(xiàn)而已
蚌堵。
對斐波那契數(shù)列的描述有多種方法买决、多個版本沛婴,我們這里引用《珠算原理》(Fibonacci,1202年督赤,出版于意大利)中對斐波那契數(shù)列的描述嘁灯。
斐波那契
假設(shè)一對初生兔子要一個月才到成熟期,而一對成熟兔子每月會生一對兔子够挂,那么旁仿,由一對初生兔子開始,并且兔子不會死亡孽糖,問:一年后會有多少對兔子呢
枯冈?
如上圖所示,空心圓圈代表沒有成熟的一對兔子办悟,黑色實心圓圈代表成熟的一對兔子尘奏,可以計算出由兔子數(shù)量(對)組成的數(shù)列為1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,...
斐波那契數(shù)列的另一種描述為:
若一個數(shù)列,前兩項等于1病蛉,而從第三項起炫加,每一項是其前兩項之和,則稱該數(shù)列為斐波那契數(shù)列铺然。且這個數(shù)列中的數(shù)俗孝,如1,2,3,5,8,13,21,34,55等都被稱為斐波那契數(shù)。
既然神似黃金分割了魄健,那生活中也必定無處不在斐波那契的身影了
赋铝。
大自然界里的絕大多數(shù)花朵的花瓣的數(shù)量,都是斐波那契數(shù)沽瘦。大多數(shù)植物的花革骨,其花瓣數(shù)都恰是斐波那契(Fibonacci)數(shù)
。
在中國析恋,梅花有著美好的象征意義良哲。民間傳說梅花五瓣代表著五福。民國把梅花定為國花助隧,聲稱梅花五瓣象征五族共和筑凫,具有敦五倫、重五常并村、敷五教的意義漏健。
但是梅花有五枚花瓣并非獨特.事實上,花最常見的花瓣數(shù)目就是五枚橘霎,例如與梅同屬薔薇科的其他物種,像桃殖属、李姐叁、櫻花、杏、蘋果外潜、梨等等就都開五瓣花原环。
常見的花瓣數(shù)還有:
3枚,鳶尾花处窥、百合花(看上去6枚嘱吗,實際上是兩套3枚);
8枚滔驾,飛燕草谒麦;
13枚,瓜葉菊哆致;
向日葵的花瓣有的是21枚绕德,有的是34枚;
雛菊的花瓣有的是34摊阀、55或89枚耻蛇。
而其他數(shù)目花瓣的花則很少。
蘭花胞此、茉利花臣咖、百合花有3個花瓣,毛茛屬的植物有5個花瓣漱牵,翠雀屬植物有8個花瓣夺蛇,萬壽菊屬植物有13個花瓣,紫菀屬植物有21個花瓣布疙。
仙人球也是如此蚊惯。
大自然里一些花草長出的枝條也會出現(xiàn)斐波那契數(shù),有一種叫著“噴嚏麥”(Sneezewort的直譯灵临,可能會像魯迅指出的鬧“牛奶路”Mikyway的笑話截型,希望懂植物學(xué)的讀者賜以正確的中文名)的花草其爵,新的一枝從葉腋長出霎槐,而另外的新枝又從舊枝長出來,老枝條和新枝條的數(shù)目的和就像那兔子問題一樣菇篡。
仔細(xì)觀察向日葵的花顿涣,可以看到波闹,向日葵花盤內(nèi),種子是按對數(shù)螺線排列的涛碑,有順時針轉(zhuǎn)和逆時針轉(zhuǎn)的兩組對數(shù)螺線精堕。兩組螺線的條數(shù)往往成相繼的兩個斐波那契數(shù),一般是34和55蒲障,大向日葵是89和144歹篓,還曾發(fā)現(xiàn)過一個更大的向日葵有144和233條螺線瘫证,它們都是相繼的兩個斐波那契數(shù)。
還有下面的松塔和菜花結(jié)構(gòu)中的斐波那契元素庄撮。
這一模式幾個世紀(jì)前已被注意到背捌,此后曾被廣泛研究,但真正滿意的解釋直到1993年才給出洞斯。這種解釋是:
這是植物生長的動力學(xué)特性造成的毡庆;相鄰器官原基之間的夾角是黃金角----137.50776度;這使種子的堆集效率達(dá)到最高烙如。
無論是上面的松果的結(jié)構(gòu)么抗,還是下面的向日葵和菠蘿的結(jié)構(gòu)中,都蘊含著同一個元素—斐波那契螺旋線厅翔。
如果順時針與逆時針螺旋的數(shù)目乖坠,是斐波那契數(shù)列中相鄰的2項,可稱其為斐波那契螺旋刀闷,也被稱作黃金螺旋熊泵。
不僅是自然界中純天然的東西有這么多的斐波那契元素,經(jīng)濟(jì)學(xué)中也有很多的斐波那契元素甸昏,如股票指數(shù)增減的“波浪理論”:
① 完整周期3上2下(或5上3下或3上5下)顽分,常是相繼兩斐波那契數(shù);
② 每次股指增長幅度(8施蜜,13等)或回調(diào)幅度(8卒蘸,5),常是相繼兩斐波那契數(shù)翻默。
1934年美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家艾略特在通過大量資料分析缸沃、研究后,發(fā)現(xiàn)了股指增減的微妙規(guī)律修械,并提出了頗有影響的“波浪理論”趾牧。該理論認(rèn)為:
股指波動的一個完整過程(周期)是由波形圖(股指變化的圖象)上的5(或8)個波組成,其中3上2下(或5上3下)肯污,如圖翘单,無論從小波還是從大波波形上看,均如此蹦渣。其中的2哄芜、3、5柬唯、8均系斐波那契數(shù)认臊。
同時,每次股指的增長幅度常循斐波那契數(shù)列中數(shù)字規(guī)律完成锄奢。比如:如果某日股指上升8點失晴,則股指下一次攀升點數(shù)為13冤议;若股指回調(diào),其幅度應(yīng)在5點左右师坎。顯然,5堪滨、8胯陋、13為斐氏數(shù)列的相鄰三項。
因此袱箱,可以說遏乔,斐波那契以他的兔子問題,猜中了大自然的奧秘发笔,而斐波那契數(shù)列的種種應(yīng)用盟萨,是這個奧秘的不同體現(xiàn)。
那說了半天了斐波那契數(shù)列和黃金分割有著統(tǒng)一美了讨,到底是哪里統(tǒng)一了呢捻激?最后數(shù)學(xué)君交待一下
:
首先,斐波那契數(shù)列的通項公式是:
一個正整數(shù)序列的通項前计,竟然可以用帶有無理數(shù)的式子表達(dá)胞谭,這是十分意外的結(jié)果。而這兩個無理數(shù)更是眼熟吧男杈,不就是黃金分割率和其倒數(shù)嘛
丈屹。
第二,斐波那契數(shù)列相鄰兩項的比值的極限值為黃金分割率的倒數(shù)伶棒,即
旺垒。
數(shù)學(xué)具備統(tǒng)一的美!