举出至少两个例子说明数学的简洁美或和谐美或奇异美或统一美,并且说明自己的体会

举出至少两个例子说明数学的简洁美或和谐美或奇异美或统一美,并且说明自己的体会,第1张

个人比较喜欢 黄金分割 和 斐波那契数列 ,觉得挺神奇的 生活中好多例子都是他们

下面是点简单介绍

斐波那契数会经常出现在我们的眼前——比如松果、凤梨、树叶的排列、某些花朵的花瓣数(典型的有向日葵花瓣),蜂巢,蜻蜓翅膀,超越数e(可以推出更多),黄金矩形、黄金分割、等角螺线,十二平均律等。

随着数列项数的增加,前一项与后一项之比越来越逼近黄金分割的数值06180339887…

从第二项开始,每个奇数项的平方都比前后两项之积多1,每个偶数项的平方都比前后两项之[1]积少1。

如:第二项1的平方比它的前一项1和它的后一项2的积2少1,第三项2的平方比它的前一项1和它的后一项3的积3多1。

(注:奇数项和偶数项是指项数的奇偶,而并不是指数列的数字本身的奇偶,比如从数列第二项1开始数,第4项5是奇数,但它是偶数项,如果认为5是奇数项,那就误解题意,怎么都说不通)因为:经计算可得:an^2-aa=(-1)^(n-1)

斐波那契数列的第n项同时也代表了集合{1,2,,n}中所有不包含相邻正整数的子集个数。

斐波那契数列(f(n),f(0)=0,f⑴=1,f⑵=1,f⑶=2……)的其他性质:

1f(0)+f⑴+f⑵+…+f(n)=f(n+2)-1。

2f⑴+f⑶+f⑸+…+f(2n-1)=f(2n)。

3f⑵+f⑷+f⑹+…+f(2n) =f(2n+1)-1。

4[f(0)]^2+[f⑴]^2+…+[f(n)]^2=f(n)·f(n+1)。

5f(0)-f⑴+f⑵-…+(-1)^n·f(n)=(-1)^n·[f(n+1)-f(n)]-1。

6f(n+m)=f(n+1)·f(m)+f(n)·f(m-1)。

利用这一点,可以用程序编出时间复杂度仅为O(log n)的程序。

怎样实现呢?伪代码描述一下

7[f(n)]^2=(-1)^(n-1)+f(n-1)·f(n+1)。

8f(2n-1)=[f(n)]^2-[f(n-2)]^2。

93f(n)=f(n+2)+f(n-2)。

10f(2n-2m-2)[f(2n)+f(2n+2)]=f(2m+2)+f(4n-2m) [ n〉m≥-1,且n≥1] 斐波那契数列11f(2n+1)=[f(n)]^2+[f(n+1)]^2

12f(2n)/f(n)=f(n-1)+f(n+1)

隐藏斐波那契数列

将杨辉三角依次下降,成如图所示排列,将同一行的数加起来,即得一数列1、1、2、3、5、8、……

公式表示如下:

f⑴=C(0,0)=1。

f⑵=C(1,0)=1。

f⑶=C(2,0)+C(1,1)=1+1=2。

f⑷=C(3,0)+C(2,1)=1+2=3。

f⑸=C(4,0)+C(3,1)+C(2,2)=1+3+1=5。

f⑹=C(5,0)+C(4,1)+C(3,2)=1+4+3=8。

F⑺=C(6,0)+C(5,1)+C(4,2)+C(3,3)=1+5+6+1=13。

……

F(n)=C(n-1,0)+C(n-2,1)+…+C(n-1-m,m) (m<=n-1-m)

斐波那契数列的整除性与素数生成性

每3个连续的数中有且只有一个被2整除,

每4个连续的数中有且只有一个被3整除,

每5个连续的数中有且只有一个被5整除,

每6个连续的数中有且只有一个被8整除,

每7个连续的数中有且只有一个被13整除,

每8个连续的数中有且只有一个被21整除,

每9个连续的数中有且只有一个被34整除,

我们看到第5、7、11、13、17、23位分别是素数:5,13,89,233,1597,28657(第19位不是)

斐波那契数列的素数无限多吗?

斐波那契数列的个位数:一个60步的循环

11235,83145,94370,77415,6178538190,

99875,27965,16730,33695,49325,72910…

斐波那契数与植物花瓣

3………………………百合和蝴蝶花

5………………………蓝花耧斗菜、金凤花、飞燕草、毛茛花

8………………………翠雀花

13………………………金盏 和玫瑰

21………………………紫宛

34、55、89……………雏菊

斐波那契数还可以在植物的叶、枝、茎等排列中发现。例如,在树木的枝干上选一片叶子,记其为数0,然后依序点数叶子(假定没有折损),直到到达与那些叶子正对的位置,则其间的叶子数多半是斐波那契数。叶子从一个位置到达下一个正对的位置称为一个循回。叶子在一个循回中旋转的圈数也是斐波那契数。在一个循回中叶子数与叶子旋转圈数的比称为叶序(源自希腊词,意即叶子的排列)比。多数的叶序比呈现为斐波那契数的比。

编辑本段斐波那契斐波那契—卢卡斯数列

卢卡斯数列1、3、4、7、11、18…,也具有斐波那契数列同样的性质。(我们可称之为斐波那契—卢卡斯递推:从第三项开始,每一项都等于前两项之和f(n) = f(n-1)+ f(n-2))。

这两个数列还有一种特殊的联系(如下表所示),F(n)L(n)=F(2n),及L(n)=F(n-1)+F(n+1)

n12345678910…

斐波那契数列F(n)11235813213455…

卢卡斯数列L(n)13471118294776123…

F(n)L(n)138215514437798725846765…

类似的数列还有无限多个,我们称之为斐波那契—卢卡斯数列。

如1,4,5,9,14,23…,因为1,4开头,可记作F[1,4],斐波那契数列就是F[1,1],卢卡斯数列就是F[1,3],斐波那契—卢卡斯数列就是F[a,b]。

斐波那契—卢卡斯数列之间的广泛联系

①任意两个或两个以上斐波那契—卢卡斯数列之和或差仍然是斐波那契—卢卡斯数列。

如:F[1,4]n+F[1,3]n=F[2,7]n,F[1,4]n-F[1,3]n=F[0,1]n=F[1,1](n-1),

n12345678910…

F[1,4]n14591423376097157…

F[1,3]n13471118294776123…

F[1,4]n-F[1,3]n0112358132134…

F[1,4]n+F[1,3]n27916254166107173280…

②任何一个斐波那契—卢卡斯数列都可以由斐波那契数列的有限项之和获得,如

n12345678910…

F[1,1](n)11235813213455…

F[1,1](n-1)0112358132134…

F[1,1](n-1)0112358132134…

F[1,3]n13471118294776123…

黄金特征与孪生斐波那契—卢卡斯数列

斐波那契—卢卡斯数列的另一个共同性质:中间项的平方数与前后两项之积的差的绝对值是一个恒值,

斐波那契数列:|11-12|=|22-13|=|33-25|=|55-38|=|88-513|=…=1

卢卡斯数列:|33-14|=|44-37|=…=5

F[1,4]数列:|44-15|=11

F[2,5]数列:|55-27|=11

F[2,7]数列:|77-29|=31

斐波那契数列这个值是1最小,也就是前后项之比接近黄金比例最快,我们称为黄金特征,黄金特征1的数列只有斐波那契数列,是独生数列。卢卡斯数列的黄金特征是5,也是独生数列。前两项互质的独生数列只有斐波那契数列和卢卡斯数列这两个数列。

而F[1,4]与F[2,5]的黄金特征都是11,是孪生数列。F[2,7]也有孪生数列:F[3,8]。其他前两项互质的斐波那契—卢卡斯数列都是孪生数列,称为孪生斐波那契—卢卡斯数列。

广义斐波那契数列

斐波那契数列的黄金特征1,还让我们联想到佩尔数列:1,2,5,12,29,…,也有|22-15|=|55-212|=…=1(该类数列的这种特征值称为勾股特征)。

佩尔数列Pn的递推规则:P1=1,P2=2,Pn=P(n-2)+2P(n-1)

据此类推到所有根据前两项导出第三项的通用规则:f(n) = f(n-1) p + f(n-2) q,称为广义斐波那契数列。

当p=1,q=1时,我们得到斐波那契—卢卡斯数列。

当p=1,q=2时,我们得到佩尔—勾股弦数(跟边长为整数的直角三角形有关的数列集合)。

当p=-1,q=2时,我们得到等差数列。其中f1=1,f2=2时,我们得到自然数列1,2,3,4…。自然数列的特征就是每个数的平方与前后两数之积的差为1(等差数列的这种差值称为自然特征)。

具有类似黄金特征、勾股特征、自然特征的广义斐波那契数列p=±1。

当f1=1,f2=2,p=2,q=1时,我们得到等比数列1,2,4,8,16……

编辑本段相关数学1排列组合

有一段楼梯有10级台阶,规定每一步只能跨一级或两级,要登上第10级台阶有几种不同的走法

这就是一个斐波那契数列:登上第一级台阶有一种登法;登上两级台阶,有两种登法;登上三级台阶,有三种登法;登上四级台阶,有五种登法……

1,2,3,5,8,13……所以,登上十级,有89种走法。

类似的,一枚均匀的硬币掷10次,问不连续出现正面的可能情形有多少种?

答案是(1/√5){[(1+√5)/2]^(10+2) - [(1-√5)/2]^(10+2)}=144种。

2数列中相邻两项的前项比后项的极限

当n趋于无穷大时,F(n)/F(n+1)的极限是多少?

这个可由它的通项公式直接得到,极限是(-1+√5)/2,这个就是黄金分割的数值,也是代表大自然的和谐的一个数字。

3求递推数列a⑴=1,a(n+1)=1+1/a(n)的通项公式

由数学归纳法可以得到:a(n)=F(n+1)/F(n),将斐波那契数列的通项式代入,化简就得结果。

3兔子繁殖问题(关于斐波那契数列的别名)

斐波那契数列又因数学家列昂纳多·斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”。

一般而言,兔子在出生两个月后,就有繁殖能力,一对兔子每个月能生出一对小兔子来。如果所有兔都不死,那么一年以后可以繁殖多少对兔子?

我们不妨拿新出生的一对小兔子分析一下:

第一个月小兔子没有繁殖能力,所以还是一对

两个月后,生下一对小兔民数共有两对

三个月以后,老兔子又生下一对,因为小兔子还没有繁殖能力,所以一共是三对

------

依次类推可以列出下表:

经过月数0123456789101112

幼仔对数101123581321345589

成兔对数01123581321345589144

总体对数1123581321345589144233

幼仔对数=前月成兔对数

成兔对数=前月成兔对数+前月幼仔对数

总体对数=本月成兔对数+本月幼仔对数

可以看出幼仔对数、成兔对数、总体对数都构成了一个数列。这个数列有关十分明显的特点,那是:前面相邻两项之和,构成了后一项。

这个数列是意大利中世纪数学家斐波那契在<;;算盘全书>;;中提出的,这个级数的通项公式,除了具有a(n+2)=an+a(n+1)的性质外,还可以证明通项公式为:an=(1/√5){[(1+√5)/2]^n-[(1-√5)/2]^n}(n=1,2,3)

`````

我举个例子:

①斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34

迭代:int Fib[N];

Fib[0]=1;Fib[1]=1;

for(i=2;i<N;i++)

Fib[i]=Fib[i-1]+Fib[i-2];

}

递归:int Fib(int n)

{ if(n==0||n==1)return 1;

else return (Fib(n-1)+Fib(n-2));

}

举例说明算法的应用如下:

1、递推算法(常用级数、数列求和、二分法、梯形积分法、穷举法等)。

2、排序算法(选择法、冒泡法)。

3、查找算法(顺序查找、折半查找)。

4、有序数列的插入、删除操作。

5、初等数论问题求解的有关算法(最大数、最小数、最大公约数、最小公倍数、素数等)。

6、矩阵的处理(生成、交换及基本运算)。

7、递归算法(阶乘、最大公约数等)。

8、字符串处理(插入、删除、连接和比较等)。

算法(Algorithm)是指解题方案的准确而完整的描述,是一系列解决问题的清晰指令,算法代表着用系统的方法描述解决问题的策略机制。也就是说,能够对一定规范的输入,在有限时间内获得所要求的输出。

如果一个算法有缺陷,或不适合于某个问题,执行这个算法将不会解决这个问题。不同的算法可能用不同的时间,空间或效率来完成同样的任务。一个算法的优劣可以用空间复杂度与时间复杂度来衡量。

算法中的指令描述的是一个计算,当其运行时能从一个初始状态和(可能为空的)初始输入开始,经过一系列有限而清晰定义的状态,最终产生输出并停止于一个终态。一个状态到另一个状态的转移不一定是确定的。随机化算法在内的一些算法,包含了一些随机输入。

[摘要]

本文主要介绍几种常见的行列式的解题方法,即箭型行列式解题法,全加法、加边法、递推法等,并举例说明,使学生能更好地求解这类行列式

[关键词]

行列式;

全加法;

加边法;

递推法

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这讲不清楚的呀,不过方法有很多的,你只能看书呀,你把问题发上来吧

基本数列是等差数列和等比数列

一、等差数列

一个等差数列由两个因素确定:首项a1和公差d

得知以下任何一项,就可以确定一个等差数列(即求出数列的通项公式):

1、首项a1和公差d

2、数列前n项和s(n),因为s(1)=a1,s(n)-s(n-1)=a(n)

3、任意两项a(n)和a(m),n,m为已知数

等差数列的性质:

1、前N项和为N的二次函数(d不为0时)

2、a(m)-a(n)=(m-n)d

3、正整数m、n、p为等差数列时,a(m)、a(n)、a(p)也是等差数列

例题1:已知a(5)=8,a(9)=16,求a(25)

解: a(9)-a(5)=4d=16-8=8

a(25)-a(5)=20d=54d=40

a(25)=48

例题2:已知a(6)=13,a(9)=19,求a(12)

解:a(6)、a(9)、a(12)成等差数列

a(12)-a(9)=a(9)-a(6)

a(12)=2a(9)-a(6)=25

二、等比数列

一个等比数列由两个因素确定:首项a1和公差d

得知以下任何一项,就可以确定一个等比数列(即求出数列的通项公式):

1、首项a1和公比r

2、数列前n项和s(n),因为s(1)=a1,s(n)-s(n-1)=a(n)

3、任意两项a(n)和a(m),n,m为已知数

等比数列的性质:

1、a(m)/a(n)=r^(m-n)

2、正整数m、n、p为等差数列时,a(m)、a(n)、a(p)是等比数列

3、等比数列的连续m项和也是等比数列

即b(n)=a(n)+a(n+1)++a(n+m-1)构成的数列是等比数列。

三、数列的前N项和与逐项差

1、如果数列的通项公式是关于N的多项式,最高次数为P,则数列的前N项和是关于N的多项式,最高次数为P+1。

(这与积分很相似)

2、逐项差就是数列相邻两项的差组成的数列。

如果数列的通项公式是关于N的多项式,最高次数为P,则数列的逐项差的通项公式是关于N的多项式,最高次数为P-1。

(这与微分很相似)

例子:

1,16,81,256,625,1296 (a(n)=n^4)

15,65,175,369,671

50,110,194,302

60,84,108

24,24

从上例看出,四次数列经过四次逐项差后变成常数数列。

等比数列的逐项差还是等比数列

四、已知数列通项公式A(N),求数列的前N项和S(N)。

这个问题等价于求S(N)的通项公式,而S(N)=S(N-1)+A(N),这就成为递推数列的问题。

解法是寻找一个数列B(N),

使S(N)+B(N)=S(N-1)+B(N-1)

从而S(N)=A(1)+B(1)-B(N)

猜想B(N)的方法:把A(N)当作函数求积分,对得出的函数形式设待定系数,利用B(N)-B(N-1)=-A(N)求出待定系数。

例题1:求S(N)=2+22^2+32^3++N2^N

解:S(N)=S(N-1)+N2^N

N2^N积分得(NLN2-1)2^N/(LN2)^2

因此设B(N)=(PN+Q)2^N

则 (PN+Q)2^N-[P(N-1)+Q)2^(N-1)=-N2^N

(PN+P+Q)/22^N=-N2^N

因为上式是恒等式,所以P=-2,Q=2

B(N)=(-2N+2)2^N

A(1)=2,B(1)=0

因此:S(N)=A(1)+B(1)-B(N)

=(2N-2)2^N+2

例题2:A(N)=N(N+1)(N+2),求S(N)

解法1:S(N)为N的四次多项式,

设:S(N)=AN^4+BN^3+CN^2+DN+E

利用S(N)-S(N-1)=N(N+1)(N+2)

解出A、B、C、D、E

解法2:

S(N)/3!=C(3,3)+C(4,3)+C(N+2,3)

=C(N+3,4)

S(N)=N(N+1)(N+2)(N+3)/4

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