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自然中的斐波那契数

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:1202年,一位意大利数学家出版了《珠算原理》一书,书中提出了一个神奇的数列———斐波那契数列,这些数刚开始并没有什么特别之处,数列往往以数字1和1开始,接下来的每个数都是前两个数之和。斐波那契数列的另一个特征更值得注意:令人惊讶的是,自然中似乎也蕴藏着斐波那契数。用数学来考察世界,你将发现,自然中到处都蕴藏着斐波那契数。数数这两类曲线的条数,你会发现,这两个数也是相邻的斐波那契数。

数学概念:斐波那契数列

1202年,一位意大利数学家出版了《珠算原理》一书,书中提出了一个神奇的数列———斐波那契数列(以这位数学家列昂纳多·斐波那契的名字命名),这些数刚开始并没有什么特别之处,数列往往以数字1和1(有时是0和1)开始,接下来的每个数都是前两个数之和。1+1=2,所以,第三个数是2,然后是3,5,8,13,21,34,依此类推。这个数列的有趣之处在于,数列里的数变大得相对较快(这个数列到第18位就是:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610,987,1597,2584)。斐波那契数列的另一个特征更值得注意:令人惊讶的是,自然中似乎也蕴藏着斐波那契数。

用数学来考察世界,你将发现,自然中到处都蕴藏着斐波那契数。举个例子,叶片的生长中就蕴藏着这些数字,叶在茎上排列的方式称为叶序,这个词来自希腊语,意思是植物和排列。在某些植物上,叶片在茎上的生长是呈螺旋式的,如果从一片叶子开始,沿着这个螺旋向上,数数经过多少片叶子才能达到第一片叶子正上方的位置,你经过的叶片数和你沿树茎旋转的圈数就是两个斐波那契数,这两个数的比称为叶序比。例如,苹果树的叶序比是2∶5,黑莓树和榛树的叶序比是1∶3。

也可以观察一下松球。俯瞰松球的顶部,可以明显看到松球的表面上有两类曲线:一类顺时针环绕松球,另一类则逆时针环绕松球。数数这两类曲线的条数,你会发现,这两个数也是相邻的斐波那契数。

蜜蜂与斐波那契数

蜜蜂的谱系图里也蕴藏着斐波那契数。由于雄蜂产自未受精卵,所以它们只有母亲(蜂王),而雌蜂则来自受精卵,所以它们既有母亲也有父亲(蜂王和雄蜂)。分析一下雄蜂和雌蜂的祖先,就可以发现斐波那契数:雄蜂有1个母亲,2个祖父母,3个曾祖父母,5个高祖父母,8个天祖父母,依此类推;雌蜂有2个父母,3个祖父母,5个曾祖父母,8个高祖父母,等等。

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