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神奇的斐波那契数列,仿佛是造物主留在人间的密码

当我们仰望星空,不得不慨叹造物的神奇。比如“斐波那契数列”,不仅频繁地出现在各类数学现象中,也出现在大自然的每一个角落。

当我们仰望星空,不得不慨叹造物的神奇。比如“斐波那契数列”,不仅频繁地出现在各类数学现象中,也出现在大自然的每一个角落。

斐波那契数列,又称“黄金分割数列”,因数学家斐波那契以“兔子繁殖”为例子而引入,故又称“兔子数列”。这一问题载于1228年的《算经》修订版上。

兔子问题是这样描述的,如果每对兔子每月能生殖一对小兔子。

那么12个月以后,由第一个月到第十二个月兔子的对数分别是,0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,……,后人为了纪念提出“兔子繁殖”问题的斐波那契,将这个数列称为“斐波那契数列”。

令人惊讶是:这样一个完全是“自然数”的数列,通项公式是用“无理数”来表达的。而且当该数列趋向于“无穷大”时,相邻两项的“比值”越来越逼近“黄金分割0.618”。

比如在“杨辉三角”中,我们先将杨辉三角左对齐,然后将“同一斜行”的数加起来,即得出“斐波那契数列”: 1、1、2、3、5、8、……

人们又发现,在矩形面积中,如果将“斐波那契数列”前几项的“平方和”看成不同大小的“正方形”,那么所有“小正方形”的“面积之和”等于“大矩形的面积”。

不光在数学中有上述这些美妙的存在,在经济现象中,比如在股市,人们发现股价的涨跌,也存在“斐波那契数列”的规律。

更为神奇的是,在音乐中,也存在“斐波那契数列”,比如在节奏方面,随着节奏和节奏类型的增加,呈现出“斐波那契数列”的规律。例如,在“三拍子”的一小节中,可以有三种不同的节奏类型,即2+1=3。

在和声方面,将音符按照“斐波那契数列”进行排列,可以构造出和谐的“和声进行”。

将音符按照“斐波那契数列”进行排列,可以创作出旋律优美的乐曲。

人们在漫长的研究中发现,在大自然,“斐波那契数列”就如“神迹”一般存在着。

人们还发现,树木的生长,也与“斐波那契数列”有关,一株树木各个年份的“枝丫数”,构成了斐波那契数列。这个现象在生物学上称为“鲁德维格定律”。

另外,人们发现延龄草、野玫瑰、南美血根草、大波斯菊、金凤花、耧斗菜、百合花、蝴蝶花的花瓣,可以发现它们花瓣数目具有“斐波那契数列”:3、5、8、13、21……

其中百合花花瓣数目为 3,梅花 5 瓣,飞燕草 8 瓣,万寿菊 13 瓣,向日葵 21 或 34 瓣,雏菊有 34、55 和 89 三个数目的花瓣。

人们发现“植物枝权”与“叶序分布”、“菠萝纹理”与“蜂房结构”等大量的“自然现象”也完美地符合“斐波那契数列”,这简直是大自然的鬼斧神工。

接着人们发现,这个神奇的数列就如幽灵一样在各大著名的公式中出现。

另外,在大自然里还存在着许多“斐波那契螺旋线”形态。

比如向日葵花盘的“螺旋线”,一组按照顺时针旋转的数目为21,另一组按照逆时针旋转的数目为34。

银河系中的四条“主旋臂旋转”分开组成大约为12度的角度,它所反映出来的螺旋形状和斐波那契螺旋线几乎完全相同;

鹦鹉螺外壳截面形状为典型的“斐波那契螺旋形”,被认为是以“斐波那契数列”形成的最完美的“螺旋线”。

在今天,人们对“斐波那契数列”研究出了越来越多的成果,证明“斐波那契数列”与“组合数学”及“概率论”等一系列数学问题有着深刻的联系。

甚至在美国,有一个名为“美国斐波那契协会”的组织,于1963年创办了《斐波那契季刊》。

它专注于“斐波那契数列”的研究,为全球数学家提供斐波那契数列研究的专门发表平台多年来,取得了丰硕的成果。