數(shù)學(xué)的統(tǒng)一美:從“斐波那契數(shù)列”與“黃金分割”

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!

?著作權(quán)歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
  • 序言:七十年代末肤无,一起剝皮案震驚了整個濱河市先蒋,隨后出現(xiàn)的幾起案子,更是在濱河造成了極大的恐慌舅锄,老刑警劉巖,帶你破解...
    沈念sama閱讀 206,723評論 6 481
  • 序言:濱河連續(xù)發(fā)生了三起死亡事件皇忿,死亡現(xiàn)場離奇詭異,居然都是意外死亡鳍烁,警方通過查閱死者的電腦和手機(jī),發(fā)現(xiàn)死者居然都...
    沈念sama閱讀 88,485評論 2 382
  • 文/潘曉璐 我一進(jìn)店門糊闽,熙熙樓的掌柜王于貴愁眉苦臉地迎上來梳玫,“玉大人右犹,你說我怎么就攤上這事提澎。” “怎么了念链?”我有些...
    開封第一講書人閱讀 152,998評論 0 344
  • 文/不壞的土叔 我叫張陵盼忌,是天一觀的道長。 經(jīng)常有香客問我掂墓,道長谦纱,這世上最難降的妖魔是什么? 我笑而不...
    開封第一講書人閱讀 55,323評論 1 279
  • 正文 為了忘掉前任君编,我火速辦了婚禮跨嘉,結(jié)果婚禮上,老公的妹妹穿的比我還像新娘吃嘿。我一直安慰自己祠乃,他們只是感情好,可當(dāng)我...
    茶點故事閱讀 64,355評論 5 374
  • 文/花漫 我一把揭開白布唠椭。 她就那樣靜靜地躺著跳纳,像睡著了一般。 火紅的嫁衣襯著肌膚如雪贪嫂。 梳的紋絲不亂的頭發(fā)上寺庄,一...
    開封第一講書人閱讀 49,079評論 1 285
  • 那天,我揣著相機(jī)與錄音力崇,去河邊找鬼斗塘。 笑死,一個胖子當(dāng)著我的面吹牛亮靴,可吹牛的內(nèi)容都是我干的馍盟。 我是一名探鬼主播,決...
    沈念sama閱讀 38,389評論 3 400
  • 文/蒼蘭香墨 我猛地睜開眼茧吊,長吁一口氣:“原來是場噩夢啊……” “哼贞岭!你這毒婦竟也來了?” 一聲冷哼從身側(cè)響起搓侄,我...
    開封第一講書人閱讀 37,019評論 0 259
  • 序言:老撾萬榮一對情侶失蹤瞄桨,失蹤者是張志新(化名)和其女友劉穎,沒想到半個月后讶踪,有當(dāng)?shù)厝嗽跇淞掷锇l(fā)現(xiàn)了一具尸體芯侥,經(jīng)...
    沈念sama閱讀 43,519評論 1 300
  • 正文 獨居荒郊野嶺守林人離奇死亡,尸身上長有42處帶血的膿包…… 初始之章·張勛 以下內(nèi)容為張勛視角 年9月15日...
    茶點故事閱讀 35,971評論 2 325
  • 正文 我和宋清朗相戀三年,在試婚紗的時候發(fā)現(xiàn)自己被綠了柱查。 大學(xué)時的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
    茶點故事閱讀 38,100評論 1 333
  • 序言:一個原本活蹦亂跳的男人離奇死亡研乒,死狀恐怖告嘲,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情赋焕,我是刑警寧澤隆判,帶...
    沈念sama閱讀 33,738評論 4 324
  • 正文 年R本政府宣布臭挽,位于F島的核電站咬腕,受9級特大地震影響涨共,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏举反。R本人自食惡果不足惜,卻給世界環(huán)境...
    茶點故事閱讀 39,293評論 3 307
  • 文/蒙蒙 一室囊、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望融撞。 院中可真熱鬧懦铺,春花似錦支鸡、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 30,289評論 0 19
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽世吨。三九已至耘婚,卻和暖如春,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間嚷闭,已是汗流浹背胞锰。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 31,517評論 1 262
  • 我被黑心中介騙來泰國打工嗅榕, 沒想到剛下飛機(jī)就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留誊册,地道東北人暖璧。 一個月前我還...
    沈念sama閱讀 45,547評論 2 354
  • 正文 我出身青樓嘲碱,卻偏偏與公主長得像局蚀,于是被迫代替她去往敵國和親琅绅。 傳聞我的和親對象是個殘疾皇子,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點故事閱讀 42,834評論 2 345

推薦閱讀更多精彩內(nèi)容