Числа Фибоначчи в фотографии и искусстве
В фотографии сетка фи (phi) является интерполяцией спирали Фибоначчи и в наши дни считается фундаментальным методом для создания приятной композиции в кадре. Цель состоит в том, чтобы выровнять объект по линиям, созданным спиралью, или использовать её в качестве разделителя для создания правильного ощущения кадра.
Сетка фи (красные линии) и спираль Фиббоначи в кадре.
Имеется много примеров, когда последовательность Фибоначчи появляется вокруг нас, и мы не обращаем внимания на это математическое чудо, которое кажется таинственным фактором, приносящим универсальную форму гармонии элементам математического музыкального искусства природы.
Может именно из-за этого Дональд Трамп был избран президентом? (шутка):
Рекурсивные алгоритмы
Рекурсивные функции обычно решают проблему, сначала найдя решение для подмножеств проблемы (рекурсивно), а затем модифицируя это «подрешение», дабы добраться уже до верного решения. В примере выше алгоритм sumCount(value) сначала решает sumCount(value-1), а затем добавляет значение , чтобы найти решение для sumCount(value).
Во многих рекурсивных алгоритмах некоторые данные ввода производят предсказуемые данные вывода. Например, sumCount(1) имеет предсказуемый вывод (вы можете легко это вычислить и проверить самостоятельно). Случай, когда алгоритм при определённых данных ввода производит предсказуемые данные вывода, называется базовым случаем. Базовые случаи работают как условия для завершения выполнения алгоритма. Их часто можно идентифицировать, рассматривая результаты вывода для следующих значений ввода: , 1, «» или .
Числа Фибоначчи — это что?
Поразителен тот факт, что при делении каждого последующего числа числовой последовательности на предыдущее получается число, стремящееся к 1,618.
Обнаружил эту загадочную последовательность счастливчик математик средневековья Леонардо Пизанский (более известный под именем Фибоначчи). До него Леонардо да Винчи обнаружил в строении тела человека, растений и животных удивительным образом повторяющуюся пропорцию Фи = 1,618. Это число (1,61) ученые еще называют «Числом Бога».
До Леонардо да Винчи эта последовательность чисел была известна в Древней Индии и Древнем Египте. Египетские пирамиды построены с применением пропорции Фи = 1,618.
Но и это еще не все, оказывается законы природы Земли и Космоса каким-то необъяснимым образом подчиняются строгим математическим законам последовательности чисел Фидоначчи.
Например, и ракушка на Земле, и галактика в Космосе построены с применением чисел Фибоначчи. Абсолютное большинство цветов имеет 5, 8, 13 лепестков. В подсолнухе, на стеблях растений, в закрученных вихрях облаков, в водоворотах и даже в графиках изменения курсов валют на Форексе, всюду работают числа Фибоначчи.
-
Посмотрите простое и занимательное пояснение, что такое последовательность чисел Фибоначчи и Золотое сечение в этом КОРОТКОМ ВИДЕО (6 минут):
https://youtube.com/watch?v=kayX8XTjL9E
Что такое Золотое сечение или Божественная пропорция?
Итак, что такое Золотое сечение или Золотая или Божественная пропорция? Фибоначчи также обнаружил, что последовательность, которая состоит из квадратов чисел Фибоначчи является еще большей загадкой. Попробуем графически изобразить в виде площади последовательность:
1², 2², 3², 5², 8²…
Если вписать спираль в графическое изображение последовательности квадратов чисел Фибоначчи, то мы получим Золотое сечение, по правилам которого построено все во вселенной, включая растения, животных, спираль ДНК, человеческое тело, … Список этот можно продолжать до бесконечности.
Золотое сечение и Числа Фибоначчи в природе ВИДЕО
Предлагаю посмотреть короткий фильм (7 минут), в котором раскрываются некоторые загадки Золотого сечения.
При размышлениях о законе чисел Фибоначчи, как о первостепенном законе, который управляет живой и неживой природой, появляется вопрос: Эта идеальная формула для макромира и микромира возникла сама или ее кто-то создал и удачно применил?
Что ВЫ думаете по этому поводу? Давайте вместе подумаем над этой загадкой и быть может мы приблизимся к тайне мироздания.
Очень надеюсь, что статья была полезной для Вас и Вы узнали, что это такое Золотое сечение *и Числа Фибоначчи? До новых встреч на страницах блога, подписывайтесь на блог. Форма подписки — под статьей.
Не могу не поделиться с Вами коротким документальным фильмом — ученые обнаружили загадочную связь между кодом ДНК и числом Бога.
Научная деятельность
Приехав в Пизу Фибоначчи приступил к написанию «Книги абака», которая считается его главным наследием. В ней автор излагал и популяризировал десятичную арифметику, которая была ему хорошо знакома по ряду арабских трудов.
Важно отметить, что «Книга абака» была написана ясным языком и рассчитана для тех, кому требовались практические подсчеты – первоначально для торговцев. Этот труд, благодаря простому и глубокому изложению, превосходил все античные и арабские прототипы
По этой причине книга считалась непревзойденной, почти до времен Декарта, жившего в 17 веке. Обладая большими знаниями, которые он получил от арабских учителей, Фибоначчи написал множество математических трактатов, которые представляли огромную ценность для западноевропейской науки той эпохи.
Ведь благодаря книге Фибоначчи, в Европе началось распространение позиционной системы исчисления, которая была гораздо удобнее, нежели римская. Автор доходчиво обосновывал практичность употребления арабских чисел, наряду с другими системами вычислений. К слову, почти каждое свое утверждение он сопровождал веским доказательством.
Интересен факт, что «Книга абака» обратила на себя пристальное внимание самого императора Фридриха II. Правитель Римской империи пригласил Фибоначчи к себе на прием, на котором математику задавали разные вопросы и задачи его придворные
В последующие годы биографии Фибоначчи пользовался большим уважением и покровительством Фридриха. В 1220 г. он издал книгу «Практика геометрии», в которой были представлены ряд теорем с доказательствами, касающихся измерительных методов.
Спустя 5 лет свет увидел очередной научный труд ученого «Цветок». На этот раз Фибоначчи занимался изучением кубических уравнений. Тогда же он опубликовал еще одну значимую работу – «Книга квадратов». В ней содержалось множество задач в области неопределенных квадратных уравнений.
Математик искал числа, которые, будучи добавленными к квадратному числу, снова дадут квадратное число. В 1240 г. он удостоился пенсии за заслуги перед городом. За годы биографии Фибоначчи часто принимал участие в разных математических соревнованиях.
Любопытно, что в своих книгах ученый нередко представлял самые различные виды задач, а также решения к ним с подробными пояснениями. Позднее эти задачи будут печататься во многих учебниках и пересказываться из уст в уста. Отдельного внимания заслуживают так называемые – «Числа Фибоначчи».
Спираль Фибоначчи приближение золотой спирали
Числа Фибоначчи – элементы числовой последовательности, где первые два числа равны либо 1 и 1, либо 0 и 1, а каждое последующее число равно сумме двух предыдущих чисел:
- 1 + 1 = 2
- 1 + 2 = 3
- 2 + 3 = 5
- 3 + 5 = 8
- 5 + 8 = 13 и т. д.
Числа Фибоначчи актуальны во многих сферах математики. До нас не дошло ни одного прижизненного портрета ученого, поэтому все известные сегодня являются лишь современными представлениями о нем. Также математик не оставил после себя фактически никаких автобиографических сведений.
Удивительные числа
«В Италии выпускается периодический журнал, который называется „Числа Фибоначчи“, — продолжает Эдуард Сергеев. — Авторы со всего мира пишут для него статьи, связанные с последовательностью Леонардо Пизанского и другими свойствами чисел. И практически каждый год открывают что-то новое. В мои студенческие годы были известны одни свойства чисел Фибоначчи, а сегодня уже появились другие, в том числе совершенно неожиданные. Одно из открытых недавно удивительных свойств чисел Фибоначчи в том, что с определённой периодичностью в них повторяются одни и те же последовательности последних цифр. То есть рост этого ряда не случаен и подчиняется некоему закону, который, видимо, пока недоступен нашему пониманию. Это действительно загадочная вещь».
Статья по теме
Что особенного в числе Пи? Отвечает математик
Поразительные свойства последовательности Фибоначчи в математике сложно объяснить человеку без специальных знаний, но многое можно понять и без формул. Одна из главных особенностей этого «золотого ряда» в том, что отношение каждого последующего его члена к предыдущему неуклонно приближается к показателю 1,618. Математикам он известен как число Фи, но у него есть и много других имён: число Бога, божественная гармония, асимметричная симметрия, золотое сечение (последнее понятие придумал Пифагор). Константу Фи назвали так в честь древнегреческого скульптора Фидия. Еще древние строители знали, что при использовании определённых пропорций здание выглядит максимально красиво и к тому же получается наиболее устойчивым. Коротко золотое сечение определяется так: меньшая часть относится к большей, как большая ко всему целому. В процентном выражении это соответствует показателям 62 и 38.
Спираль Фибоначчи и «золотые» прямоугольники. Фото: Википедия/ Джахобр, CC0, via Wikimedia Commons
«Леонардо Да Винчи тоже был виртуозом золотого сечения, — говорит Эдуард Сергеев. — Эту пропорцию можно найти в его знаменитой „Джоконде“ и других картинах. По тому же принципу я как-то давал своим студентам задачу нарисовать самый красивый эллипс, который только возможен. Для этого нужно рассчитать отношение большого диаметра к меньшему по числу Фи. Это такая константа, к которой удивительным образом сходятся все рекуррентные последовательности».
Статья по теме
Бесполезный гений? Почему изобретения Леонардо да Винчи оценили лишь спустя столетия
Отражение «числа Бога» можно найти даже в пропорциях человеческого тела. Расстояние от ног до пупа (центра тела) и от пупа до головы находятся между собой в золотой пропорции. То же самое касается отношения расстояния от пупка до коленей и от коленей до ступней. Число Фи или близкое к нему получится, если вычислить отношение расстояния от плеч до макушки к размеру головы. И лицо кажется тем красивее, чем ближе его пропорции к числу Фи. Именно по этим принципам было создано известное изображение Леонардо да Винчи «Витрувианский человек». Согласно сопроводительным записям самого мастера, он сделал этот рисунок для определения пропорций мужского тела, как это описано в трактате античного архитектора Витрувия «Об архитектуре».
Кстати, учёные также находят математическую взаимосвязь между величиной Фи и числом Пи, которое тоже часто называют загадочным.
Научная деятельность
Книга абака
Значительную часть усвоенных им знаний он изложил в своей «Книге абака» (Liber abaci, 1202 год; до наших дней сохранилась только дополненная рукопись1228 года). Эта книга состоит из 15 глав и содержит почти все арифметические и алгебраические сведения того времени, изложенные с исключительной полнотой и глубиной. Первые пять глав книги посвящены арифметике целых чисел на основе десятичной нумерации. В VI и VII главе Леонардо излагает действия над обыкновенными дробями. В VIII—X главах изложены приёмы решения задач коммерческой арифметики, основанные на пропорциях. В XI главе рассмотрены задачи на смешение. В XII главе приводятся задачи на суммирование рядов — арифметической и геометрической прогрессий, ряда квадратов и, впервые в истории математики, возвратного ряда, приводящего к последовательности так называемых чисел Фибоначчи. В XIII главе излагается правило двух ложных положений и ряд других задач, приводимых к линейным уравнениям. В XIV главе Леонардо на числовых примерах разъясняет способы приближённого извлечения квадратного и кубического корней. Наконец, в XV главе собран ряд задач на применение теоремы Пифагора и большое число примеров на квадратные уравнения. Леонардо впервые в Европе использовалотрицательные числа, которые рассматривал как долг. Книга посвящена Микаелю Скотус
Другая книга Фибоначчии, «Практика геометрии» (Practica geometriae, 1220 год), состоит из семи частей и содержит разнообразные теоремы с доказательствами, относящиеся к измерительным методам. Наряду с классическими результатами Фибоначчи приводит свои собственные — например, первое доказательство того, что три медианытреугольника пересекаются в одной точке (Архимеду этот факт был известен, но если его доказательство и существовало, до нас оно не дошло). Среди землемерных приёмов, которым посвящён последний раздел книги, — использование определённым образом размеченного квадрата для определения расстояний и высот. Для определения числа Фибоначчи использует периметры вписанного и описанного 96-угольника, что приводит его к значению . Книга была посвящена Доминикусу Хиспанусу. В 1915 году Р. С. Арчибальд занимался восстановлением утеряной работы Евклида о делении фигур, базируясь на «Практике геометрии» Фибоначчи и французском переводе арабской версии.
В трактате «Цветок» (Flos, 1225 год) Фибоначчи исследовал кубическое уравнение , предложенное ему Иоанном Палермским на математическом состязании при дворе императора Фридриха II. Сам Иоанн Палермский почти наверняка заимствовал это уравнение из трактата Омара Хайяма «О доказательствах задач алгебры», где оно приводится как пример одного из видов в классификации кубических уравнений. Леонардо Пизанский исследовал это уравнение, показав, что его корень не может быть рациональным или же иметь вид одной из квадратичных иррациональностей, встречающихся в X книге Начал Евклида, а затем нашёл приближённое значение корня в шестидесятеричных дробях, равное 1;22,07,42,33,04,40, не указывая, однако, способа своего решения.
«Книга квадратов» (Liber quadratorum, 1225 год) содержит ряд задач на решение неопределённых квадратных уравнений. Фибоначчи работал над поиском чисел, которые, будучи добавленными к квадратному числу, вновь дадут квадратное число. Он отметил, что числа и не могут быть квадратными одновременно, а также использовал для поиска квадратных чисел формулу . В одной из задач книги, также первоначально предложенной Иоанном Палермским, требовалось найти рациональное квадратное число, которое, будучи увеличено или уменьшено на 5, вновь даёт рациональные квадратные числа.
Среди не дошедших до нас произведений Фибоначчи трактат Di minor guisa по коммерческой арифметике, а также комментарии к книге X «Начал» Евклида.
Формула золотого сечения
Модельеры и дизайнеры одежды все расчеты делают, исходя из пропорций золотого сечения. Человек это универсальная форма может означать: Форма предмета — взаимное расположение границ (контуров) предмета, объекта, а также взаимное расположение точек линии для проверки законов золотого сечения. Конечно, от природы далеко не у всех людей пропорции идеальны, что создает определенные сложности с подбором одежды.
В дневнике Леонардо да Винчи есть рисунок вписанного в окружность обнаженного человека, находящегося в двух наложенных друг на друга позициях. Опираясь на исследования римского архитектора Витрувия, Леонардо подобным образом пытался установить пропорции человеческого тела. Позднее французский архитектор Ле Корбюзье, используя Витрувианского человека Леонардо, создал собственную шкалу гармонических пропорций, повлиявшую на эстетику архитектуры XX века.
Адольф Цейзинг, исследуя пропорциональность человека, проделал колоссальную работу. Он измерил порядка двух тысяч человеческих тел, а также множество античных статуй и вывел, что золотое сечение выражает среднестатистический закон. В человеке живое разумное социальное , субъект общественно-исторической деятельности и культуры ему подчинены практически все части тела, но главный показатель золотого нечто, изготовленное из золота сечения это деление тела В математике: Тело (алгебра) — множество с двумя операциями (сложение и умножение), обладающее определёнными свойствами точкой пупа.В результате измерений исследователь установил, что пропорции мужского тела 13:8 ближе к золотому сечению многозначный термин, означающий: Сечение в черчении — в отличие от разреза, изображение только фигуры, образованной рассечением тела плоскостью (плоскостями) без изображения частей за этой, чем пропорции женского тела 8:5.
Комбинаторное доказательство
А вот совершенно другое доказательство тождества F0 +F1 +F2 +…+Fn =Fn+2 –1.. Основной подход тут — воспользоваться тем фактом, что число Fn — это количество способов облицевать прямоугольник 1 × n квадратами и костяшками домино.
Напомню, что нам нужно доказать:
F0 + F1 + F2 +… + Fn = Fn+2- 1. (*)
Идея заключается в том, чтобы рассматривать обе части уравнения как решение задачи с облицовкой. Если мы докажем, что левая и правая часть — решение для одного и того же прямоугольника, они совпадут между собой. Эта техника носит название комбинаторного доказательстваСлово «комбинаторный» образовано от существительного «комбинаторика» — названия раздела математики, предметом которого является подсчет вариантов в задачах, схожих с облицовкой прямоугольника. Слово «комбинаторика», в свою очередь, образовано от слова «комбинации»..
На какой вопрос по комбинаторике уравнение F0 +F1 +F2 +…+Fn =Fn+2 –1. дает два верных ответа? Эта головоломка похожа на те, что встречаются в шоу Jeopardy! Популярная в США телевикторина. Аналоги Jeopardy! выходят в разных странах; в России это — «Своя игра». — Прим. ред., где участники должны формулировать вопрос, заранее зная правильный ответ.
Правая часть выглядит проще, поэтому начнем с нее. Ответ: Fn+2– 1. Каков вопрос? Если бы ответ был равен просто Fn+2, мы с легкостью сформулировали бы вопрос: сколькими способами можно облицевать прямоугольник 1 × (n + 2) с помощью квадратов и костяшек домино? Это почти то, что нужно, но ответ меньше на единицу. Попробуем мягко поменять вопрос и уменьшить ответ. Уберем один вариант облицовки и пересчитаем оставшиеся. Сложность состоит в том, чтобы найти один вариант, который кардинально отличается от остальных. Есть ли такой?
Каждый способ облицовки подразумевает использование квадратов или домино. Только квадраты задействованы в единственном варианте, в прочих есть хотя бы одна костяшка домино. Возьмем это за основу нового вопроса.
Вопрос: Сколько существует вариантов облицовки квадратами и костяшками домино прямоугольной рамки 1 × (n + 2), включающих по меньшей мере одну костяшку домино?
Сейчас мы найдем два ответа на этот вопрос. Так как оба будут верны, между числами мы сможем уверенно поставить знак равенства.
Один из ответов мы уже обсуждали. Есть Fn+2 вариантов укладки. Только один из них подразумевает использование исключительно квадратов, без домино. Таким образом, ответ № 1 на наш вопрос таков: Fn+2– 1.
Второй ответ должен быть — я надеюсь — левой частью уравнения F0 +F1 +F2 +…+Fn =Fn+2 –1.. Посмотрим, как это работает.
Нужно пересчитать варианты заполнения рамки, включающие хотя бы одну костяшку домино. Давайте подумаем, где будет расположена самая первая костяшка. Есть n + 2 позиций, и первая костяшка может располагаться в позициях от 1 до n + 1.
Рассмотрим случай n = 4. Мы ищем варианты заполнения рамки 1 × 6, задействующие хотя бы одну костяшку домино. Мы знаем ответ: F6 — 1 = 13 — 1 = 12, но нам необходимо получить его иным путем.
Первая костяшка домино может занимать следующие позиции:
Первая колонка демонстрирует случай, когда костяшка находится на первой позиции, вторая — когда костяшка на второй, и т. д.
Сколько вариантов в каждой колонке?
В первой колонке — пять вариантов. Если отбросить домино слева, мы получим ровно F4 = 5 вариантов для прямоугольника 1 × 4. Во второй колонке — три варианта. Отбросим домино и квадрат слева. Мы получим F3 = 3 варианта для прямоугольника 1 × 3. Аналогично для других колонок. Вот что мы обнаружили:
Таким образом, количество способов замостить квадратами и домино (хотя бы одной костяшкой) прямоугольную рамку 1 × 6 равно F4 + F3 + F2 + F1 + F0 = 12.
Вывод: F0+F1+F2+F3+F4=12=F6–1.
Рассмотрим общий случай. Нам дана рамка длиной n + 2. Сколько есть вариантов ее заполнения, при которых первая костяшка домино находится на некой позиции k? В этом случае первые k — 1 позиций заняты квадратами. Таким образом, в общей сложности занята k + 1 позиция Число k может принимать значения от 1 до n + 1, но не больше, потому что иначе последняя костяшка домино высунется за пределы рамки.. Оставшиеся (n + 2) — (k + 1) = n — k + 1 можно заполнить любыми способами. Это дает Fn-k+1 вариантов. Построим диаграмму:
Если k меняется от 1 до n + 1, величина n — k + 1 меняется от 0 до n. Таким образом, количество вариантов заполнения нашей рамки с использованием хотя бы одной костяшки домино равно Fn + Fn-1 +… + F1 + F0.
Если поставить слагаемые в обратном порядке, мы получим левую часть выражения (*). Таким образом, мы нашли второй ответ на поставленный вопрос: F0 +F1 +…+Fn.
Итак, у нас есть два ответа на вопрос. Величины, полученные с помощью двух выведенных нами формул, совпадают, и тождество F0 +F1 +F2 +…+Fn =Fn+2 –1. доказано.
Ряд Фибоначчи в природе молекулы ДНК
Она вмещает в себя все самые подробные данные о физиологическом строении живого существа. Это касается флоры и фауны. При этом ДНК в своём строении придерживается золотого сечения. Внешне она представляет конструкцию из двух переплетённых спиралей. Длина их равна 34 ангстремам, а ширина – 21.
Рисунок 3. В структуре ДНК тоже проявляется ряд Фибоначчи в природе, разные исследовательские работы посвящены этому факту.
Удивительно здесь то, что 21 и 24 идут подряд в Фибо-последовательности. Отношение размеров получающейся логарифмической спирали, которую представляет собой молекула ДНК, есть 1:1,618.
Живые организмы, независимо от своего ареала обитания — будь то суша, вода, воздух — принципами своего строения подчинены числу фи. Например, человеческая сердечная мышца способна сократиться до 0,618 от своего объёма. Пропорции улиточной раковины выстроены в соответствии с пропорцией Фибоначчи. При желании исследования природных объектов и процессов подобных примеров возможно отыскать очень много. Последовательности Фибоначчи проникли во все сферы и понятия природы, они поистине вездесущи, и изредка кажется, что только они и в состоянии объяснить строение Вселенной.
Заблуждения, связанные с числами Фибоначчи
Благодаря современной поп-культуре с этой числовой последовательностью связано множество популярных мифов:
- Универсальность. Во многих источниках числа Фибоначчи и золотая спираль позиционируются как универсальный закон мироздания, с помощью которого можно описать любой природный процесс или объекты, от расположения лепестков цветка до формы спиральных галактик. Хотя в отношении многих природных явлений это действительно так, принцип не является всеобъемлющим: например, те же рукава спиральных галактик или раковина моллюска наутилуса закручены по логарифмической спирали, которая, хоть и близка по форме к золотой, все же ей не является.
- Идеальность. Распространено мнение, что золотое сечение и спираль Фибоначчи описывают идеальные пропорции. Однако исследования показали, что объекты, построенные по этому принципу (например человеческое тело), при демонстрации обычным людям воспринимаются обычно как диспропорциональные, вытянутые. Отсюда является заблуждением и утверждение, что все великие художники эпохи Возрождения и последующих времен использовали принцип золотой спирали в своих работах. Такие эксперименты действительно случались, но это не было распространенным явлением.
- Практическая применимость. Еще один миф говорит о том, что использование золотого сечения и чисел Фибоначчи в любом сфере деятельности дает положительный результат. Но, например, криптографы знают, что метод Фибоначчи с запозданием не является идеальным способом усилить шифрование — многие генераторы случайных чисел на его основе либо медленно работают, либо имеют недостаточный порог устойчивости к взлому. А использование принципов золотого сечения в архитектуре или промышленном дизайне редко сочетается с оптимизацией производства.
Вместе с тем нельзя отрицать большую роль фибоначчиевых чисел в развитии фундаментальной и прикладной математики, информатики и смежных с ними наук. Разработанные на основе золотой спирали методы и технологии широко применяются в разных областях человеческой жизни, от сугубо научных до прикладных, таких как компьютерная графика, криптография, программирование, обработка данных и т.д.
В подсолнухе и в ухе
С рядом Фибоначчи и числом Фи в геометрии связана логарифмическая спираль, которая разворачивается по принципу золотого сечения. Её можно вписать в систему вложенных друг в друга «золотых» прямоугольников с отношением сторон, равным Фи, или описать вокруг неё. А удивляет то, что такие модели часто встречаются в природе. По образу спирали Фибоначчи построены раковины моллюсков Nautilus pompilius и окаменелых аммонитов. Их рост хорошо описывается на основе числа Фи с коэффициентом 2.
Отношение длин трёх витков спирали уха человека точно соответствует Фи и такие же параметры — у раковин некоторых улиток. Недавно узнали, что золотая и другие логарифмические спирали встречаются в роговичном эпителии мышей.
Статья по теме
ДНК-машина вместо хлебницы. Какие суперизобретения скоро станут массовыми
Ещё Леонардо да Винчи и знаменитый немецкий учёный Кеплер обращали внимание на винтовое расположение листьев у растений, напоминающее спираль. Так же растут лепестки у цветов, семечки в подсолнечнике, шишки у хвои, чешуйки на плодах ананаса
Эту закономерность в ботанике называют филлотаксисом, и в формулах листорасположения тоже встречаются числа Фибоначчи, расположенные через одно. Такие свойства определяет генетика, уходящая корнями на клеточный и молекулярный уровни. А полипептидные цепи в молекуле ДНК тоже имеют винтовое расположение. Есть данные, что соотношение длины и ширины у них несёт в себе формулу золотого сечения.
Тот же принцип виден и в строении галактик. Например, наш Млечный Путь имеет несколько рукавов, растущих по принципу логарифмической спирали с шагом примерно 12 градусов. Великий поэт Гёте, который также был естествоиспытателем, считал спиральность одним из характерных признаков всех организмов, проявлением самой сокровенной сущности жизни. И, может быть, не случайно символ спирали присутствовал в культуре многих коренных народов Земли.
Драконы, чупакабры и инопланетяне. Говорим о загадках и тайнах Беларуси
Подробнее
Закон Фибоначчи в природе человеческих лёгких
В результате специального исследования, проведённого учёными Б.Д. Уэстом и А.Л. Гольдбергером, было обнаружено – общее устройство лёгких человека формируется по золотому сечению. Бронхи, являющиеся неотъемлемой частью человеческих лёгких, отличаются асимметричностью, и заключается это в том, что левый дыхательный путь длиньше, чем правый. Подобная асимметрия характерна и для их всевозможных продолжения, в каждом наиболее мягком дыхательном пути, но отношение длин коротких и длинных бронхов при этом составляет 1:1,618.
Многие люди творческих профессий, чья работа связана с изобразительным искусством, составляют свои предварительные зарисовки, применяя мерки с идеального по своей природе человеческого тела. Художники Возрождения творили свои шедевры, заранее взяв мерки геометрических отношений тела, полностью соответствующими золотому числу. Также эти соотношения применялись криминалистами и археологами с целью восстановления по фрагментам тела его полного облика.
Формула для n-го числа Фибоначчи
Формула через радикалы
Существует замечательная формула, называемая по имени французского математика Бине (Binet), хотя она была известна до него Муавру (Moivre):
Эту формулу легко доказать по индукции, однако вывести её можно с помощью понятия образующих функций или с помощью решения функционального уравнения.
Сразу можно заметить, что второе слагаемое всегда по модулю меньше 1, и более того, очень быстро убывает (экспоненциально). Отсюда следует, что значение первого слагаемого даёт «почти» значение . Это можно записать в строгом виде:
где квадратные скобки обозначают округление до ближайшего целого.
Впрочем, для практического применения в вычислениях эти формулы мало подходят, потому что требуют очень высокой точности работы с дробными числами.
Матричная формула для чисел Фибоначчи
Нетрудно доказать матричное следующее равенство:
Но тогда, обозначая
получаем:
Таким образом, для нахождения -го числа Фибоначчи надо возвести матрицу в степень .
Вспоминая, что возведение матрицы в -ую степень можно осуществить за (см. Бинарное возведение в степень), получается, что -ое число Фибоначчи можно легко вычислить за c использованием только целочисленной арифметики.
