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  • 斐波那契

    斐波那契

    比薩的列奧納多,又稱斐波那契(Leonardo Pisano,F(xiàn)ibonacci,Leonardo Bigollo,1175年-1250年),意大利數(shù)學(xué)家,西方第一個(gè)研究斐波那契數(shù)的人,并將現(xiàn)代書寫數(shù)和乘數(shù)的位值表示法系統(tǒng)引入歐洲。個(gè)人著作有《Liber Abaci》和《幾何原本》等,

    人物背景

    家庭

    列奧納多的父親Guilielmo(威廉),外號(hào)Bonacci(意即「好、自然」或「簡(jiǎn)單」)。因此列奧納多就得到了外號(hào)斐波那契 (Fibonacci,意即filius Bonacci,Bonacci之子)。威廉是商人,在北非一帶工作(今阿爾及利亞Bejaia),當(dāng)時(shí)仍是小伙子的列奧納多已經(jīng)開始協(xié)助父親工作。于是他就學(xué)會(huì)了阿拉伯?dāng)?shù)字。

    學(xué)習(xí)

    有感使用阿拉伯?dāng)?shù)字比羅馬數(shù)字更有效,列奧納多前往地中海一帶向當(dāng)時(shí)著名的阿拉伯?dāng)?shù)學(xué)家學(xué)習(xí),約于1200年回國。1202年,27歲的他將其所學(xué)寫進(jìn)計(jì)算之書(Liber Abaci)。這本書通過在記帳、重量計(jì)算、利息、匯率和其他的應(yīng)用,顯示了新的數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)用價(jià)值。這本書大大影響了歐洲人的思想,可是在三世紀(jì)后印制術(shù)發(fā)明之前,十進(jìn)制數(shù)字并不流行。(例子:1482年,Ptolemaeus世界地圖 ,Lienhart Holle在Ulm印制)

    成就

    列奧納多曾成為熱愛數(shù)學(xué)和科學(xué)的腓特烈二世 (神圣羅馬帝國)的坐上客。

    歐洲數(shù)學(xué)在希臘文明衰落之后長(zhǎng)期處于停滯狀態(tài),直到12世紀(jì)才有復(fù)蘇的跡象。這種復(fù)蘇開始是受了翻譯、傳播希臘、阿拉伯著作的刺激。對(duì)希臘與東方古典數(shù)學(xué)成就的發(fā)掘、探討,最終導(dǎo)致了文藝復(fù)興時(shí)期(15~16世紀(jì))歐洲數(shù)學(xué)的高漲。文藝復(fù)興的前哨意大利,由于其特殊地理位置與貿(mào)易聯(lián)系而成為東西方文化的熔爐。意大利學(xué)者早在12~13世紀(jì)就開始翻譯、介紹希臘與阿拉伯的數(shù)學(xué)文獻(xiàn)。歐洲,黑暗時(shí)代以后第一位有影響的數(shù)學(xué)家斐波那契(約1175~1240),其拉丁文代表著作《算經(jīng)》、《幾何實(shí)踐》等也是根據(jù)阿拉伯文與希臘文材料編譯而成的,斐波那契,即比薩的列昂納多(Leonardo of Pisa),早年隨父在北非從師阿拉伯人習(xí)算,后又游歷地中海沿岸諸國,回意大利后即寫成《算經(jīng)》(Liber Abac·1202,亦譯作《算盤書》)!端憬(jīng)》最大的功績(jī)是系統(tǒng)介紹印度記數(shù)法,影響并改變了歐洲數(shù)學(xué)的面貌,F(xiàn)傳《算經(jīng)》是1228年的修訂版,其中還引進(jìn)了著名的“斐波那契數(shù)列”!稁缀螌(shí)踐》(Practica Geometriae, 1220)則著重?cái)⑹鱿ED幾何與三角術(shù)。斐波那契其他數(shù)學(xué)著作還有《平方數(shù)書VLiberQuadratorum, 1225)、《花朵》(Flos, 1225)等,前者專論二次丟番圖方程,后者內(nèi)容多為菲德里克(Frederick)二世宮廷數(shù)學(xué)競(jìng)賽問題,其中包含一個(gè)三次方程/十2x2十10x~-20求解,斐波那契論證其根不能用尺規(guī)作出(即不可能是歐幾里得的無理量),他還未加說明地給出了該方程的近似解(J一1. 36880810785)。微積分的創(chuàng)立與解析幾何的發(fā)明一起,標(biāo)志著文藝復(fù)興后歐洲近代數(shù)學(xué)的興起。微積分的思想根源部分(尤其是積分學(xué))可以追溯到古代希臘、中國和印度人的著作。在牛頓和萊布尼茨最終制定微積分以前,又經(jīng)過了近一個(gè)世紀(jì)的醞釀。在這個(gè)醞釀時(shí)期對(duì)微積分有直接貢獻(xiàn)的先驅(qū)者包括開普勒、卡瓦列里、費(fèi)馬、笛卡)U、沃利斯和巴羅(1.Barrow,1630~1677)等一大批數(shù)學(xué)家。

    質(zhì)數(shù)

    斐波那契質(zhì)數(shù)由斐波那契序列中的質(zhì)數(shù)組成,是整數(shù)質(zhì)數(shù)序列.

    斐波那契

    第一組質(zhì)數(shù)序列是:2,3,5,13,89,233,1597,28657,514229,433494437,2971215073,....

    數(shù)列

    斐波那契在《算盤書》中提出了一個(gè)有趣的兔子問題:

    一般而言,兔子在出生兩個(gè)月后,就有繁殖能力,一對(duì)兔子每個(gè)月能生出一對(duì)小兔子來。如果所有兔都不死,那么一年以后可以繁殖多少對(duì)兔子?

    我們不妨拿新出生的一對(duì)小兔子分析一下:

    第一個(gè)月小兔子沒有繁殖能力,所以還是一對(duì);

    兩個(gè)月后,生下一對(duì)小兔總數(shù)共有兩對(duì);

    三個(gè)月以后,老兔子又生下一對(duì),因?yàn)樾⊥米舆沒有繁殖能力,所以一共是三對(duì);

    ……

    依次類推可以列出下表:

    經(jīng)過月數(shù)0123456789101112
    幼仔對(duì)數(shù)101123581321345589
    成兔對(duì)數(shù)01123581321345589144
    總體對(duì)數(shù)1123581321345589144233

    表中數(shù)字1,1,2,3,5,8---構(gòu)成了一個(gè)序列。這個(gè)數(shù)列有關(guān)十分明顯的特點(diǎn),那是:前面相鄰兩項(xiàng)之和,構(gòu)成了后一項(xiàng)。這個(gè)數(shù)列是意大利中世紀(jì)數(shù)學(xué)家斐波那契在《算盤書》中提出的,這個(gè)級(jí)數(shù)的通項(xiàng)公式,除了具有an+2=an+an+1的性質(zhì)外,還可以證明通項(xiàng)公式為:an=1/√5[(1/2+√5/2)^n-(1/2-√5/2)^n](n=1,2,3.....)(√5表示根號(hào)5)

    這個(gè)通項(xiàng)公式中雖然所有的an都是正整數(shù),可是它們卻是由一

    些無理數(shù)表示出來的。

    即在較高的序列,兩個(gè)連續(xù)的“斐波納契數(shù)”的序列相互分割

    將接近黃金比例(1.618:1或1:0.618)。

    例如:233/144,987/610、、、、

    斐波那契數(shù)列還有兩個(gè)有趣的性質(zhì)

    ⒈斐波那契數(shù)列中任一項(xiàng)的平方數(shù)都等于跟它相鄰的前后兩項(xiàng)的乘積加1或減1;

    ⒉任取相鄰的四個(gè)斐波那契數(shù),中間兩數(shù)之積(內(nèi)積)與兩邊兩數(shù)之積(外積)相差1.

    同樣我們還可以有t階斐波那契數(shù)列,通過遞推數(shù)列a(n+t)=a(n+t-1)+a(n+t-2)+...+a(n),其中a⑴=a⑵=1,以及對(duì)于3-t<=n<=0,有a(n)=0.

    給出了t階斐波那契數(shù)列的通項(xiàng)公式:

    [r^(n-1)(r-1)/((t+1)r-2t)],其中r是方程x^{t+1}-2x^t+1=0的唯一一個(gè)大于1的正數(shù)根(可以看出r非常接近2)

    計(jì)算機(jī)程序編譯實(shí)例代碼:

    C語言:

    #include"stdio.h"

    #defineMax10000//最長(zhǎng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度除以四,開10000時(shí)理論上單個(gè)數(shù)應(yīng)該能輸?shù)?0000位的長(zhǎng)度。

    inta[Max],b[Max],n;

    voidadd(intc[],intd[])

    {

    for(inti=0;i

    c[i]+=d[i];

    for(inti=0;i

    if(c[i]>=10000)

    {

    c[i+1]+=c[i]/10000;

    c[i]%=10000;

    }

    }

    voidprint(intc[])

    {

    boolk=false;

    for(inti=Max-1;i>=0;i--)

    {

    if(k==true)

    printf("%d%d%d%d",c[i]/1000,c[i]%1000/100,c[i]%100/10,c[i]%10);

    elseif(c[i]!=0)

    {

    printf("%d",c[i]);

    k=true;

    }

    }

    printf("");

    }

    intmain()

    {

    while(n<2)//n的大小

    scanf("%d",&n);

    a=1;

    b=1;

    printf("11");

    for(inti=1;i

    {

    if(i&1==1)

    {

    add(a,b);

    print(a);

    }

    else

    {

    add(b,a);

    print(b);

    }

    }

    getchar();

    getchar();

    return0;

    }

    如要需要可更改Max的大小來更改范圍。這是萬進(jìn)制的。

    輸入輸出到文件請(qǐng)自行添加。

    FreePascal:

    vara:array[1..10000]ofqword;

    i:longint;

    n:qword;

    begin

    readln(n);

    a:=1;

    a:=2;

    fori:=3tondo

    a[i]:=a[i-1]+a[i-2];

    fori:=1tondowrite(a[i],’’);

    readln;

    end.

    輸入輸出到文件請(qǐng)自行添加,此處可以打出n位以內(nèi)所有斐波那契數(shù)列。

    Java語言

    publicclassFibonacciPrint{

    publicstaticvoidmain(Stringargs[]){

    intn=Integer.parseInt(args);

    FibonacciPrintt=newFibonacciPrint();

    for(inti=1;i<=n;i++){

    t.print(i);

    }

    }

    publicvoidprint(intn){

    intn1=1;//第一個(gè)數(shù)

    intn2=1;//第二個(gè)數(shù)

    intsum=0;//和

    if(n<=0){

    System.out.println("參數(shù)錯(cuò)誤!");

    return;

    }

    if(n<=2){

    sum=1;

    }else{

    for(inti=3;i<=n;i++){

    sum=n1+n2;

    n1=n2;

    n2=sum;

    }

    }

    System.out.println(sum);

    }

    Drracket:

    (define(Fibonaccin)

    (cond((=n0)1.0)

    ((=n1)1.0)

    ((>n1)(+(Fibonacci(-n1))(Fibonacci(-n2))))))

    重要作品

    Liber Abaci(算盤全書,1202年)。

    Practica Geometriae(1220年),幾何學(xué)和三角學(xué)概論

    Flos(1225年),Johannes of Palermo提出的問題的答案

    Liber quadratorum,關(guān)于丟番圖方程的問題on Diophantine problems,that is,problems involving Diophantine equations.

    Di minor guisa(關(guān)于商業(yè)運(yùn)算;己佚)

    《幾何原本》第十卷的注釋(已佚)

    TAGS: 各國數(shù)學(xué)家 意大利數(shù)學(xué)家
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