Fibonacci-siffror

Fibonacci-tal  (stavning - Fibonacci [2] ) - element i en numerisk sekvens

0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144, 233, 377, 610, 987, 1597, 2584, 4181, 6765 , 10941, … i OEIS ),

där de två första talen är 0 och 1, och varje efterföljande tal är lika med summan av de två föregående talen [3] . Uppkallad efter den medeltida matematikern Leonardo av Pisa (känd som Fibonacci ) [4] .

Det är sant, i vissa böcker, särskilt i äldre[ vad? ] , termen lika med noll utelämnas — då börjar Fibonacci-sekvensen med [5] [6] .

Mer formellt ges sekvensen av Fibonacci-tal av en linjär återfallsrelation :

, var .

Ibland betraktas Fibonacci-tal också för negativa värden som en tvåsidig oändlig sekvens som uppfyller samma återkommande relation. Följaktligen är termer med negativa index lätta att få med den motsvarande "bakåtgående" formeln :

n −10 −9 −8 −7 −6 −5 −4 −3 −2 −1 0 ett 2 3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio
−55 34 −21 13 −8 5 −3 2 −1 ett 0 ett ett 2 3 5 åtta 13 21 34 55

Det är lätt att se det .

Ursprung

Fibonacci-sekvensen var välkänd i det forntida Indien [7] [8] [9] , där den användes inom metriska vetenskaper ( prosodi , med andra ord, versifiering) mycket tidigare än den blev känd i Europa [8] [10] [ 11] .

Ett mönster med längden n kan konstrueras genom att addera S till ett mönster med längden n  − 1 , eller L till ett mönster med längden n  − 2 — och prosodister har visat att antalet mönster med längden n är summan av de två föregående nummer i sekvensen [9] . Donald Knuth diskuterar denna effekt i Konsten att programmera .

I väst utforskades denna sekvens av Leonardo från Pisa, känd som Fibonacci , i hans verk The Book of the Abacus (1202) [12] [13] . Han anser utvecklingen av en idealiserad (biologiskt orealistisk) population av kaniner, där förutsättningarna är följande: initialt ges ett nyfött par kaniner (hanar och honor); från den andra månaden efter födseln börjar kaniner att para sig och producera ett nytt par kaniner, dessutom varje månad; kaniner dör aldrig [14] [15] , och anger antalet kaninpar på ett år som önskat värde.

I slutet av den :e månaden kommer antalet kaninpar att vara lika med antalet par under föregående månad plus antalet nyfödda par, vilket kommer att vara detsamma som antalet par för två månader sedan, dvs. [16] . Detta problem kan också ha varit det första som modellerade exponentiell befolkningstillväxt .

Namnet "Fibonacci-sekvens" användes först av 1800-talsteoretikern Eduard Lucas [17] .

Binets formel

Binets formel uttrycker uttryckligen värdet som en funktion av n :

där  - det gyllene snittet och och är rötterna till den karakteristiska ekvationen I allmänhet finns en liknande formel för alla linjära återkommande sekvenser , som är Fibonacci-sekvensen.

Motivering

[arton]

Låt oss omvandla den karakteristiska ekvationen till formen, multiplicera båda delarna med : - och ersätta i denna summa med , vilket vi kan göra i kraft av den karakteristiska ekvationen. Vi får Sedan fortsätter vi att multiplicera med och transformera , efter den ursprungliga ekvationen:

Sålunda bildas en generell ekvation: För att förvandla denna ekvation till en sann likhet och härifrån uttrycka själva Fibonacci-talen, måste du ersätta rötterna och

Följd och generalisering

Det följer av Binet-formeln att för alla talet är en avrundning , det vill säga i synnerhet för asymptotikerna

Binets formel kan analytiskt fortsätta enligt följande:

I detta fall gäller relationen för alla komplexa tal z .

Identiteter

Bevis

Vi bevisar formeln genom induktion på n :

Grund för induktion:

Steg av induktion: låt påståendet för är sant:

Då måste vi bevisa påståendet för

Vi låg ute på och Vi förkortar båda delarna med

Q.E.D.

Bevis

Vi bevisar formeln genom induktion på n :

Grund för induktion:

Steg av induktion: Låt påståendet vara sant:

Då måste vi bevisa påståendet för

Vi låg ute på och Vi förkortar båda delarna med

Q.E.D.

Denna identitet kan bevisas genom att subtrahera den första från den andra:

Och mer allmänna formler:

där matriserna har storlek och där i  är den imaginära enheten .

Egenskaper

på mängden icke-negativa heltal x och y [30] .

Variationer och generaliseringar

I andra områden

Det finns en åsikt att nästan alla påståenden som hittar Fibonacci-tal i naturliga och historiska fenomen är felaktiga - detta är en vanlig myt, som ofta visar sig vara en inexakt passform till det önskade resultatet [34] [35] .

I naturen

I konsten

I poesi hittas förhållandet mellan "det gyllene snittet" (gyllene proportionen) oftare, kopplat genom Binet-formeln med Fibonacci-talen. Till exempel i Sh. Rustavelis dikt " Riddaren i panterns hud " och i målningar av konstnärer [40] .

Fibonacci-nummer finns dock både direkt i poesi och i musik [41]

I kodning

I kodningsteorin föreslås stabila så kallade " Fibonacci-koder " [42] och basen för dessa koder är ett irrationellt tal.

Se även

Anteckningar

  1. John Hudson Tiner. Utforska matematikens värld: från uråldriga rekord till de senaste framstegen inom datorer . - New Leaf Publishing Group, 200. - ISBN 978-1-61458-155-0 .
  2. Se till exempel T. V. Kropotova, V. G. Podolsky, P. E. Kashargin. Introduktion till högre matematik. — Kazan Federal University Institute of Physics.
  3. Lucas, 1891 , sid. 3.
  4. Fibonacci-nummer // Stora sovjetiska encyklopedin  : [i 30 volymer]  / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
  5. Beck & Geoghegan (2010) .
  6. Bona, 2011 , sid. 180.
  7. Goonatilake, Susantha (1998), Mot en global vetenskap , Indiana University Press, sid. 126, ISBN 978-0-253-33388-9 , < https://books.google.com/books?id=SI5ip95BbgEC&pg=PA126 > 
  8. 1 2 Singh, Parmanand (1985), De så kallade Fibonacci-talen i det antika och medeltida Indien , Historia Mathematica vol. 12(3):229-244 , DOI 10.1016/0315-0860(85)90021-7 
  9. 1 2 Knuth, Donald (2006), Konsten att programmera , vol. 4. Generera alla träd - History of Combinatorial Generation, Addison-Wesley, sid. 50, ISBN 978-0-321-33570-8 , < https://books.google.com/books?id=56LNfE2QGtYC&pg=PA50&dq=rhythms > 
  10. Knuth, Donald (1968), Konsten att programmera , vol. 1, Addison Wesley, sid. 100, ISBN 978-81-7758-754-8 , < https://books.google.com/books?id=MooMkK6ERuYC&pg=PA100 > 
  11. Livio, 2003 , sid. 197.
  12. Pisano, 2002 , s. 404-405.
  13. Fibonaccis Liber Abaci (Beräkningsbok) . University of Utah (13 december 2009). Tillträdesdatum: 28 november 2018.
  14. Hemenway, Priya. Gudomlig proportion : Phi i konst, natur och vetenskap  . - New York: Sterling, 2005. - S.  20-21 . — ISBN 1-4027-3522-7 .
  15. Knott, Dr. Ron Fibonacci-siffrorna och det gyllene avsnittet i naturen - 1 . University of Surrey (25 september 2016). Tillträdesdatum: 27 november 2018.
  16. Knott, Ron Fibonaccis kaniner . University of Surrey Fakulteten för teknik och fysikaliska vetenskaper.
  17. Gardner, Martin (1996), Mathematical Circus , The Mathematical Association of America, sid. 153, ISBN 978-0-88385-506-5 
  18. Konsten att lösa problem . artofproblemsolving.com . Hämtad: 9 maj 2021.
  19. Fibonacci-nummer // Encyclopedic Dictionary of a Young Mathematician / Comp. Savin A.P. - 2:a uppl. - M . : Pedagogy , 1989. - S. 312-314. — 352 sid. — ISBN 5715502187 .
  20. ↑ 1 2 3 4 5 Teoremet anges i denna fil .
  21. Punkt 23 .
  22. Punkt 24 .
  23. ↑ En konsekvens av punkt 36 .
  24. Punkt 30 .
  25. 64 .
  26. Punkt 55 .
  27. bevis på Cassinis identitet . planetmath.org . Tillträdesdatum: 30 maj 2021.
  28. Cassini-identiteten .
  29. JHE Cohn . Kvadratisk Fibonacci-tal etc. , s. 109-113. Arkiverad från originalet den 11 juli 2010. Hämtad 1 juli 2010.
  30. P. Ribenboim. The New Book of Prime Number Records . - Springer, 1996. - S. 193.
  31. Ira Gessel. Problem H-187  // Fibonacci Quarterly. - 1972. - T. 10 . - S. 417-419 .
  32. V. Serpinsky . Uppgift 66 // 250 Problem i elementär talteori . - M . : Utbildning, 1968. - 168 sid.
  33. Hutchison, Luke. Att odla släktträdet: DNA:s kraft för att rekonstruera familjerelationer  //  Proceedings of the First Symposium on Bioinformatics and Biotechnology (BIOT-04): tidskrift. - 2004. - September.
  34. Fibonacci Flim-Flam . Arkiverad 23 april 2012 på Wayback Machine  .
  35. Myten som inte kommer att  försvinna .
  36. Det gyllene snittet i naturen .
  37. Fibonacci-nummer .
  38. Fibonacci-nummer .
  39. Akimov O.E. Vetenskapens slut .
  40. Voloshinov A. V. Matematik och konst. Moskva: Education, 2000. 400 sid. ISBN 5-09-008033-X
  41. Matematik i poesi och musik
  42. Stakhov A., Sluchenkova A., Shcherbakov I. Da Vinci-koden och Fibonacci-serien. SPB. Förlag: Piter, 2006. 320 sid. ISBN 5-469-01369-3

Litteratur

Länkar