Fibonaccin numerot

Fibonacci-luvut  (oikeinkirjoitus - Fibonacci [2] ) - numeerisen sekvenssin elementit

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765, 4181, 6765, 109410 , ... OEIS : ssä ),

jossa kaksi ensimmäistä numeroa ovat 0 ja 1, ja jokainen seuraava luku on yhtä suuri kuin kahden edellisen luvun summa [3] . Nimetty keskiaikaisen matemaatikon Leonardo Pisalaisen (tunnetaan nimellä Fibonacci ) mukaan [4] .

Totta, joissakin kirjoissa, varsinkin vanhemmissa[ mitä? ] , termi, joka on yhtä suuri kuin nolla, jätetään pois — silloin Fibonacci-sekvenssi alkaa [5] [6] .

Muodollisemmin Fibonacci-lukujen sarja saadaan lineaarisella toistuvuusrelaatiolla :

, missä .

Joskus Fibonacci-lukuja pidetään myös negatiivisina arvoina kaksipuolisena äärettömänä sekvenssinä, joka täyttää saman toistuvuussuhteen. Niinpä termit negatiivisilla indekseillä on helppo saada käyttämällä vastaavaa "taaksepäin" kaavaa :

n −10 −9 −8 −7 −6 −5 −4 −3 −2 −1 0 yksi 2 3 neljä 5 6 7 kahdeksan 9 kymmenen
−55 34 −21 13 −8 5 −3 2 −1 yksi 0 yksi yksi 2 3 5 kahdeksan 13 21 34 55

Se on helppo nähdä .

Alkuperä

Fibonacci-sekvenssi tunnettiin hyvin muinaisessa Intiassa [7] [8] [9] , jossa sitä käytettiin metriikkatieteissä ( prosodia , toisin sanoen versifikaatio) paljon aikaisemmin kuin se tuli tunnetuksi Euroopassa [ 8] [10] [ 11] .

Kuvio, jonka pituus on n , voidaan rakentaa lisäämällä S kuvioon, jonka pituus on n  − 1 , tai L n  − 2 pituiseen kuvioon, ja prosodistit ovat osoittaneet, että n pituisten kuvioiden lukumäärä on kahden edellisen summa. numerot järjestyksessä [9] . Donald Knuth käsittelee tätä vaikutusta ohjelmoinnin taiteessa .

Lännessä tätä sekvenssiä tutki Leonardo Pisalainen, joka tunnetaan nimellä Fibonacci , teoksessaan The Book of the Abacus (1202) [12] [13] . Hän harkitsee idealisoidun (biologisesti epärealistisen) kanipopulaation kehittymistä, jossa olosuhteet ovat seuraavat: alun perin annetaan vastasyntynyt kanipari (uros ja naaras); toisesta syntymäkuukaudesta lähtien kanit alkavat paritella ja tuottavat uuden kaniparin, lisäksi joka kuukausi; kanit eivät koskaan kuole [14] [15] , ja esittää kaniparien lukumäärän vuodessa halutuksi arvoksi.

Kaniparien määrä on kuun lopussa yhtä suuri kuin edellisen kuukauden parien lukumäärä plus vastasyntyneiden parien määrä, joka on sama kuin parien määrä kaksi kuukautta sitten, eli [16] . Tämä ongelma saattoi myös olla ensimmäinen, joka mallintaa eksponentiaalista väestönkasvua .

Nimeä "Fibonacci-sekvenssi" käytti ensimmäisenä 1800-luvun teoreetikko Eduard Lucas [17] .

Binet'n kaava

Binet'n kaava ilmaisee eksplisiittisesti arvon n: n funktiona :

missä  - kultainen suhde ja ja ovat ominaisyhtälön juuret Yleensä samanlainen kaava on olemassa mille tahansa lineaariselle toistuvalle sekvenssille , joka on Fibonacci-sekvenssi.

Perustelut

[kahdeksantoista]

Muunnetaan ominaisyhtälö muotoon, kerrotaan molemmat osat : - ja korvataan tässä summalla , mikä voidaan tehdä ominaisyhtälön avulla. Saamme Jatkamme kertomista ja muuntamista alkuperäisen yhtälön mukaisesti:

Näin muodostuu yleinen yhtälö: Jotta tämä yhtälö voidaan muuttaa todelliseksi yhtälöksi ja ilmaista itse Fibonacci-luvut, sinun on korvattava juuret ja

Seuraus ja yleistys

Binet-kaavasta seuraa, että kaikille luvuille on pyöristys eli erityisesti asymptotiikalle

Binet'n kaavaa voidaan jatkaa analyyttisesti seuraavasti:

Tässä tapauksessa relaatio pätee mille tahansa kompleksiluvulle z .

Identiteetit

Todiste

Todistamme kaavan induktiolla n : llä :

Induktion perusta:

Induktiovaihe: olkoon lause for on tosi:

Sitten meidän on todistettava väite puolesta

Makasimme ja _ Lyhennämme molempia osia

Q.E.D.

Todiste

Todistamme kaavan induktiolla n : llä :

Induktion perusta:

Induktiovaihe: Olkoon väitteen puolesta totta:

Sitten meidän on todistettava väite puolesta

Makasimme ja _ Lyhennämme molempia osia

Q.E.D.

Tämä identiteetti voidaan todistaa vähentämällä ensimmäinen toisesta:

Ja yleisempiä kaavoja:

missä matriiseilla on koko ja missä i  on imaginaariyksikkö .

Ominaisuudet

  • Fibonacci-lukujono on käänteissekvenssin erikoistapaus , jonka ominaispolynomilla on juuret ja
  • Suhteet ovat erityisesti kultaisen leikkauksen sopivia murto -osia ,
  • Pascalin kolmion diagonaalien binomikertoimien summat ovat Fibonacci-lukuja kaavasta johtuen
  • Vuonna 1964 J. Cohn ( JHE Cohn ) osoitti [29] , että ainoat täydelliset neliöt Fibonacci-lukujen joukossa ovat Fibonacci-luvut, joiden indeksit ovat 0, 1, 2, 12:
  • Fibonacci-lukusarjan generoiva funktio on:
    • Erityisesti 1 / 998,999 = 0,00 100 100 200 300 500 8 0 13 0 21 … _ _
  • Fibonacci-lukujen joukko on sama kuin polynomin ei-negatiivisten arvojen joukko
  • ei-negatiivisten kokonaislukujen x ja y joukossa [30] .

    Muunnelmia ja yleistyksiä

    Muilla alueilla

    On olemassa mielipide, että melkein kaikki väitteet, jotka löytävät Fibonacci-lukuja luonnon- ja historiallisissa ilmiöissä, ovat vääriä - tämä on yleinen myytti, joka usein osoittautuu epätarkkaksi sopivaksi haluttuun tulokseen [34] [35] .

    Luonnossa

    Taiteessa

    Runoudessa "kultaisen leikkauksen" (kultaisen osuuden) suhde löytyy useammin, yhdistettynä Binet-kaavan kautta Fibonacci-lukuihin. Esimerkiksi Sh. Rustavelin runossa " Knight in the Panther's Skin " ja taiteilijoiden maalauksissa [40] .

    Fibonacci-numeroita löytyy kuitenkin sekä suoraan runoudesta että musiikista [41]

    Koodauksessa

    Koodausteoriassa ehdotetaan stabiileja ns. " Fibonacci-koodeja " [42] , ja näiden koodien perusta on irrationaalinen luku.

    Katso myös

    Muistiinpanot

    1. John Hudson Tiner. Matematiikan maailmaan tutustuminen: muinaisista tietueista tietokoneiden viimeisimpään edistykseen . - New Leaf Publishing Group, 200. - ISBN 978-1-61458-155-0 .
    2. Katso esimerkiksi T. V. Kropotova, V. G. Podolsky, P. E. Kashargin. Johdatus korkeampaan matematiikkaan. — Kazanin liittovaltion yliopiston fysiikan instituutti.
    3. Lucas, 1891 , s. 3.
    4. Fibonacci-luvut // Suuri Neuvostoliiton Encyclopedia  : [30 nidettä]  / ch. toim. A. M. Prokhorov . - 3. painos - M .  : Neuvostoliiton tietosanakirja, 1969-1978.
    5. Beck & Geoghegan (2010) .
    6. Bona, 2011 , s. 180.
    7. Goonatilake, Susantha (1998), Toward a Global Science , Indiana University Press, s. 126, ISBN 978-0-253-33388-9 , < https://books.google.com/books?id=SI5ip95BbgEC&pg=PA126 > 
    8. 1 2 Singh, Parmanand (1985), Niin kutsutut Fibonacci-luvut muinaisessa ja keskiaikaisessa Intiassa , Historia Mathematica , osa 12(3):229-244 , DOI 10.1016/0315-0860(85)90021-7 
    9. 1 2 Knuth, Donald (2006), The Art of Computer Programming , voi. 4. Generating All Trees - History of Combinatorial Generation, Addison-Wesley, s. 50, ISBN 978-0-321-33570-8 , < https://books.google.com/books?id=56LNfE2QGtYC&pg=PA50&dq=rhythms > 
    10. Knuth, Donald (1968), The Art of Computer Programming , voi. 1, Addison Wesley, s. 100, ISBN 978-81-7758-754-8 , < https://books.google.com/books?id=MooMkK6ERuYC&pg=PA100 > 
    11. Livio, 2003 , s. 197.
    12. Pisano, 2002 , s. 404-405.
    13. Fibonaccin Liber Abaci (Laskennan kirja) . Utahin yliopisto (13. joulukuuta 2009). Käyttöönottopäivä: 28.11.2018.
    14. Hemenway, Priya. Jumalallinen osuus : Phi taiteessa, luonnossa ja tieteessä  . - New York: Sterling, 2005. - S.  20-21 . — ISBN 1-4027-3522-7 .
    15. Knott, tohtori Ron Fibonaccin numerot ja kultainen osa Nature - 1 : ssä . Surreyn yliopisto (25. syyskuuta 2016). Käyttöönottopäivä: 27.11.2018.
    16. Knott, Ron Fibonaccin kanit . Surreyn yliopiston tekniikan ja fysiikan tiedekunta.
    17. Gardner, Martin (1996), Mathematical Circus , The Mathematical Association of America, s. 153, ISBN 978-0-88385-506-5 
    18. Ongelmanratkaisun taito . artofproblemsolving.com . Haettu: 9. toukokuuta 2021.
    19. Fibonacci-luvut // Nuoren matemaatikon tietosanakirja / Comp. Savin A.P. - 2. painos - M . : Pedagogia , 1989. - S. 312-314. — 352 s. — ISBN 5715502187 .
    20. ↑ 1 2 3 4 5 Lause on esitetty tässä tiedostossa .
    21. Kohta 23 .
    22. Kohta 24 .
    23. Seuraus kohdasta 36 .
    24. Kohta 30 .
    25. 64 .
    26. Kohta 55 .
    27. todiste Cassinin henkilöllisyydestä . planetmath.org . Käyttöönottopäivä: 30.5.2021.
    28. Cassini-identiteetti .
    29. JHE Cohn . Neliön Fibonacci-luvut jne ., s. 109-113. Arkistoitu alkuperäisestä 11. heinäkuuta 2010. Haettu 1. heinäkuuta 2010.
    30. P. Ribenboim. Uusi alkulukuennätysten kirja . - Springer, 1996. - S. 193.
    31. Ira Gessel. Ongelma H-187  // Fibonacci Quarterly. - 1972. - T. 10 . - S. 417-419 .
    32. V. Serpinsky . Tehtävä 66 // 250 Alkulukuteorian tehtäviä . - M . : Koulutus, 1968. - 168 s.
    33. Hutchison, Luke. Sukupuun kasvattaminen: DNA:n voima perhesuhteiden rekonstruoinnissa  //  Proceedings of the First Symposium on Bioinformatics and Biotechnology (BIOT-04) : aikakauslehti. - 2004 - syyskuu.
    34. Fibonacci Flim-Flam . Arkistoitu 23. huhtikuuta 2012 Wayback Machinessa  .
    35. Myytti , joka ei katoa  .
    36. Kultainen leikkaus luonnossa .
    37. Fibonacci-luvut .
    38. Fibonacci-luvut .
    39. Akimov O.E. Tieteen loppu .
    40. Vološinov A. V. Matematiikka ja taide. Moskova: Koulutus, 2000. 400 s. ISBN 5-09-008033-X
    41. Matematiikka runoudessa ja musiikissa
    42. Stakhov A., Sluchenkova A., Shcherbakov I. Da Vinci-koodi ja Fibonacci-sarja. SPB. Kustantaja: Piter, 2006. 320 s. ISBN 5-469-01369-3

    Kirjallisuus

    Linkit