斐波那契数列脚本设计

标题:斐波那契数列与黄金分割

引入:趣味引入,斐波那契数列与黄金分割

故事:兔子数列的故事

特征:发现规律

通项:递推式、通项公式

推广:向日葵、螺纹、苹果图标的logo设计

逐字稿:

今天甫老师带大家来认识一个,让艺术家沉醉、让数学家痴迷的数列----斐波那契数列。斐波那契数列的提出者,是意大利数学家列昂纳多·斐波那契,生于公元1170年的披萨,哦不对,是比萨。就是著名的比萨斜塔的那个比萨,他也被人称作“比萨的列昂纳多”。1202年,在他出版的《算盘全书》中提出一个关于兔子繁殖的问题,由此引发对斐波那契数列的研究。

那么这个神奇的斐波那契数列长成什么样子呢?它是由

1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,等等的数字组成。

我们可以从不同的角度来欣赏斐波那契数列,从计算的角度,菲波那契数列很容易被理解,1+1=2,1+2=3,2+3=5,3+5=8,以此类推,从第三项开始,每一项都等于前两项之和,用数列递推公式表示出来就是:Fn=Fn-1加上Fn-2,n取大于等于3的整数。这个数列的的通项公式长成这样,是不是觉得有点诡异,而在数学家的眼里,这就是美的化身,因为这个公式是用无理数表示有理数的典例。

从应用的角度来看,菲波那契数列在自然界中经常神奇的出现,一朵花的花瓣数量,一般是一个斐波那契数,种子的排列和向日葵的螺旋线条数也常常对应着斐波那契数。

而这其中最能给人启发的,是这些数字展现出来的优美形式。让我们看一下,对斐波那契数进行平方,1的平方是1,2的平方是4,3的平方是9,5的平方是25,以此类推。由斐波那契数列的定义我们可以知道,连续两个数字相加可以得到下一个斐波那契数。但是你可能不知道把斐波那契的平方加起来,得到的结果会有什么意义?

好,下面我们一起尝试一下,1+1是2,1+4是5,4+9是13,9+25是34,可以看出连续两个斐波那契数的平方和,还是一个斐波那契数。事实上还有另外一个规律,如果我们计算一下头几个斐波那契数的平方和,我们来看一下结果是什么?1+1+4是6,再加上9得到15,再加上25得到40,再加上64得到104,回头来看看这些数字,他们并不是斐波那契数。那如果思考到这里,你觉得没什么规律可循的话,那你就太小看这个数列了。

如果我们仔细观察,就可以看到它的背后隐藏着的斐波那契数,你看到了吗?见证奇迹的时刻来了,请看,6=2×3,15=3×5,40=5×8,104=8×13,我们看到了什么?菲波那契数!当然,现在我们已经发现了这些数字好玩的算法,而让我们更好奇的是,弄清楚背后的原因,让我们看看最后这个等式,为什么1、1、2、3、5、8的平方和,等于8×13?

通过一个简单的图形就能解释清楚,首先我们画一个1×1的方块,然后再在旁边放一个相同尺寸的方块,拼起来之后得到一个1×2的矩形,在这个下面再放一个2×2的方块,之后在右侧再放一个3×3的方块,然后再往上放一个5×5的方块,之后是8×8的方块,这样,就得到一个大的矩形。现在问大家一个简单的问题,这个矩形的面积是多少?

一方面,矩形的面积等于长乘宽,长等于8+2+3=13,宽等于5+3=8,所以矩形面积为13乘8等于104。另一方面,该矩形由边长分别为1、1、2、3、5、8的正方形组成,正方形面积为边长的平方,分别是1、1、4、9、25、84,加起来矩形面积依然是104。这就解释了,为什么1、1、2、3、5、8的平方和等于8×13。如果我们继续探究下去,会得到13×21的矩形,21×34的矩形,并依次类推。

如果我们以各个正方形的边长为半径画四分之一圆弧,会得到这样漂亮的螺旋线,有很多自然的产物都具有这样优美的线条。而在艺术家眼里,这种线条便成为了构图的黄金法则。

我们再来看斐波那契数列的另一种运算。用斐波那契数除以它后面的数字,1除1得1,5除8得0.625,13除21约得0.619,34除55约得0.61818。越往后,商越来越接近一个神奇的数字,是的,那就是黄金分割比------0.618033,一个让无数数学家、艺术家和科学家都为之着迷的数字。

对于这样的神奇数列,你爱了吗?关注甫老师,为你分享更多有趣的数学知识。

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