斐波那契數列

2021-09-03 08:18:59 字數 2661 閱讀 5006

之前經常會遇見讓實現斐波那契數列的程式設計題,但是一直不知道為什麼要實現這個數列,這個數列又有什麼作用,為什麼數列的定義是哪樣的?後來在上組合數學課程的時候,才發現了關於斐波那契數列的一些具體應用示例,現將之記錄下來。

斐波那契數列是指前兩項為1,從第三項起後每一項項是前兩項之和的乙個數列,即斐波那契數列的例項為:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144…

斐波那契數列數列的遞推公式可由下式進行描述:

f_0 = 1\\ f_1 = 1\\ f_n = f_ + f_,&n \ge 2 \end

⎩⎪⎨⎪⎧​

f0​=

1f1​

=1fn

​=fn

−1​+

fn−2

​,​n

≥2​

斐波那契數列的通項公式可描述為:

f n=

55∗[

(1+5

2)n−

(1−5

2)n]

f_n = \frac}*[})}^n-})}^n]

fn​=55

​​∗[

(21+

5​​)

n−(2

1−5​

​)n]

上樓梯問題:

某人欲登上n

nn級樓梯,若每次只能跨一級或者兩級,則從地面到第n

nn級樓梯,共有多少種不同的方法?

求解這個問題時,可以從第n

nn級開始,以自頂向下的思想進行求解。首先假設上到第n

nn級樓梯的方法數有a

na_n

an​種,則最後一步有兩種可能:

1.跨一步,則剩下的n-1級樓梯有an-1種上法

2.跨兩步,則剩下的n-2級樓梯有an-2種上法

所以第an=

an−1

+an−

2a_n = a_ + a_

an​=an

−1​+

an−2

​,從a

na_n

an​開始遞迴求解,直到a

3a_3

a3​都可使用上式進行求解。當求a

2a_2

a2​時,根據規則限制,只有兩種方法,第一種為直接一步上兩級,第二種為每次上一級,所以a2=

2a_2 = 2

a2​=2。a

1a_1

a1​因為所求得第一級的上法,限於規則只有一種方法。所以整個過程可用下式描述:

a_n = a_ + a_,n=\ge 3\\ a_1 = 1,a_2 = 2 \end

an​=an

−2​種。

2.當第n

nn號棋盤染藍色時,則n−1

n-1n−

1號棋盤既可以染紅色也可以染藍色,則$a_n = a_種。

綜上可得 an=

an−1

+an−

2a_n = a_ + a_

an​=an

−1​+

an−2

​ 。下面繼續分析n=2

n=2n=

2和n=

1n=1

n=1的情況,當n=2

n=2n=

2時,紅藍、藍藍、藍紅三種染色方法。當n=1

n=1n=

1時,有紅、藍兩種染色方法。所以可以用如下公式描述:

a_n = a_ + a_,n=\ge 3\\ a_1 = 2,a_2 = 3 \end

= 1,\frac = 1+\frac,\frac =1+\frac},\frac = 1+\frac}},\frac = 1+ \frac}}}

11​=1,

12​=

1+11

​,23

​=1+

1+11

​1​,

35​=

1+1+

1+11

​1​1

​,58

​=1+

1+1+

1+11

​1​1

​1​fn=

15∗[

(1+5

2)n−

(1−5

2)n]

=φn5

−(1−

φ)n5

f_n = \frac}*[})}^n-})}^n] = \frac}-\frac^n}}

fn​=5​

1​∗[

(21+

5​​)

n−(2

1−5​

​)n]

=5​φ

n​−5

​(1−

φ)n​

而**分割數也可以用無限多重根號表示:

φ =1

+11+

11+1

1+11

+11+

1...

\varphi=1+\frac}}}}}

φ=1+1+

1+1+

1+1+

...1

​1​1

​1​1

​1​斐波那契數列第n

nn項與第n−1

n-1n−

1項比值的極限即為**分割比。

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