我们再来看个由求方程近似解而得到斐氏数列的例子。我们用选代的方法求方程α+α-1=0的正的近似解。令 f(x) =x+x - 1.由 f(0) = -1<0,f(1)=1>0,知f(α)在(0,1)间有解α*1考虑选代格式:Xnt1=x +1令α=1(称之为第0次迭代),则11(第1次选代,α称第一次x,=21+x近似根);11231(第2次迭代),31 +αx,1+ 1/2113x,(第3次迭代),51+x,1+2/3115(第4次迭代),x.81 +α31+3/5118,:(第5次迭代)131+5/81 +x我们已经看到,这些各次近似解:8115231'2'3’5'8'13'的分子、分母都恰好是构成一个斐波那契数列。26
最后我们看一个与古典概率问题研究有关的例子,连续抛一枚硬币,直到连出两次正面为止,今考察事件发生在第n次抛掷的情形:我们用H表示硬币的正面,而用T表示硬币的反面,从下表可以看出:事件发生在第n次的所有可能的种类数恰为un-1:n可能的序列序列的数目2HH1THH1HTHH,TTHH235THTHH,HTTHH,TTTHHHTHTHH,TTHTHH,THTTHH56HTTTHH,TTTTHH对于n=7时,只须在n=6时的序列每个的前面加上T(共5个),此外还可以在每个T打头的序列前面加上H(共3个),这样一共有5+3=8个仿上利用数学归纳法我们可以证明:“连续抛一枚硬币,直到连出两次正面为止”的事件发生在第几次抛掷所有可能的方式数为 un-1.1)n=2、3的情形自明
2)设n=k时结论真,即事件发生在第k次抛掷的方式数有uk-1种,而它是由uk-2个序列前面各加上T,在k-3个序列(它们是T打头)的前面又加上H而得到的。今考虑n=k+1的情形。注意到我们可以在上述uk-1个序列前面各加上T,而在k-2个以T打头的序列前面各加上H:T(T...THH)或 T(H...THH) (共 uk-个)kH(T...THH)(共uk~2个)k这样,事件发生在第k+1次的抛掷方式数共有k-1+k-=种,即命题对n=k+1也真从而,结论对任何自然数n都成立。1984年11月,D.shechtman等人在极冷的锰一铝合金中拍创第一张准晶体的电子衍射图。在随后得到的高分辨电子显微图中,呈圆环状分布的亮点在直线方向或相间或重叠,而结点分布服从斐氏数列(这个发现冲破了一百多年来建立起来的经典晶体学的现有理论基础),关于它详见文献[28].6.小结我们再来小结一下,可以导致斐波那契数列的问题大致可分为以下三类:.28
(1)F-数的生物模型(F一数即斐波那契数)(生物学中所谓“鲁德维格”定律,亦为斐氏数列在植物学中的体现)(2)道路模型即沿图2-9所示道路从A.出发(只能沿箭头方向前进)到A,的所有可能走法数即为unAeA2图2-9(3)组合模型数集N,=1,2,,n)中不含相邻元素的子集个数即为un+2今证H,为N,不含相邻元素的子集个数显然N.={1),其子集仅有空集Φ和(1)两个,即H=2N,=1,2}它的满足要求的子集有,(1)和[2]等3个;即H,=3.对Nn的任一满足要求的子集E,若它不含数n,则它必为Nn-1=(1,2,,n一1}满足要求·29
的子集;若E包含数n,则它必不包含n-1,故当我们从E中去掉n之后得到的乃是Nn-的一个满足要求的子集。这表明当我们将N,中所有Hn个满足要求的子集按包含n元素与否而分作不相交的两类时,它们的个数分别为Hn-和Hn-2,从而H,=Hn-1+Hn-3又H=u,=2,H,=u.=3,故由它们满足同样递推关系,从而必有Hn=un+330