【冷知识】第-1个斐波那契数是几

文摘   2024-08-15 20:03   北京  

你知道吗?


著名的斐波那契数1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, ..……既可以无限往后写下去,也可以无限往前列举。它还有第-1项、第-2项、第-3项……

斐波那契数的表示法


大名鼎鼎的斐波那契数(Fibonacci numbers),应该不用我们再介绍了吧?之前我们就写过,万物皆可斐波那契。既然它在数学中这么常见,数学家们就找了一个字母专门来表示它。在大写字母F的右下角标上序号,就可以表示对应的斐波那契数。

斐波那契数列的前两个数是1,所以F₁=F₂=1。第7个斐波那契数是13,就可以记作F₇=13。

F₀


既然我们规定了F₁、F₂……为什么不可以有F₀?当然可以!按照斐波那契数的推导规律,第0个斐波那契数只能是0,于是F₀=0。

F₀可不是我们乱加的,它其实包含在斐波那契数的正式定义中。

F-1


有第0个斐波那契数,那为什么不能有第负数个?当然也可以!

不看下面的答案,你先来想一想,第−1个斐波那契数应该怎么计算,会是多少呢?

, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, ...

答案当然是:1!因为只有1+0才会等于第1项1。按照这个计算方法,我们还可以继续向前写。不看下面,你先试着把第-2到-7项写出来。

下面公布答案,你写对了吗?

F-2 = −1

F-3 = 2

F-4 = −3

F-5 = 5

F-6 = −8

F-7 = 13

推广后的斐波那契数


向负数项推广后的斐波那契数列变成了下面这个样子:

 ..., 13, −8, 5, −3, 2, −1, 1, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, ...

是不是有点既熟悉又陌生的感觉?负数项的斐波那契数,数字部分和正数项的斐波那契数一致,只是一正一负交替出现。不仅如此,斐波那契数原本的很多规律,在数列无限向前延伸后同样成立。

例如,数列中的每一个斐波那契数的平方,一定和它前后两项之积相差1。不信的话,请看:5²=25,而3×8=24;21²=441,13×34=442。对于那些负的斐波那契数,这个规律同样是对的。你可以自己验证一下。

数学家那么爱推广,当然不可能只简单地做负数项的推广,对斐波那契数的推广五花八门。

为什么局限于整数项?我们可以把它推广到整个实数范围。利用比内公式(Binet's formula),我们不仅可以算出任意项数n对应的斐波那契数是多少,我们甚至可以算出任意实数对应的“斐波那契数”,画出来斐波那契函数图像。

比内公式

在此之前你可能很难理解,斐波那契数列明明是一个一个分离的点,怎么不仅在负项数区间有图像,甚至整个函数还连成了曲线!确实,在数学里,就是可以这么“为所欲为”。

我们已经说过好几次数学中的“推广”操作了,数学家们好像沉迷于对一切概念进行推广。不过,并不是所有的推广都算“好”的推广,不是所有的推广都有研究意义。在数学里,什么是好的,什么是漂亮的,什么是有趣的,这和艺术审美一样,是一种慢慢培养出来的能力,等待大家自己去领悟。

到今天,我们这周的主题也慢慢明了啦!大家猜到这周的主题是什么了吗?


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