利用斐波那契数列实现英里和公里转换

2020-10-30 10:21:58 浏览数 (2)

斐波那契数列还可以这样玩,有点意思。

作者:Krishnan Prashanth 编译:McGL

这个有趣的数学 trick 源于一个实证观察和斐波那契数列。首先,我们定义英里和公里的关系:

1英里 = 1.60934公里,1公里 = 0.621371英里

如果看起来很熟悉,那是因为这些数字非常接近黄金分割率。

注意到黄金分割率接近于英里和公里的换算系数,我们可以重写英里和公里之间的近似关系:

(如果你想跳过证明,那么跳过这一部分)。

将斐波那契数列与黄金分割率联系起来

正如标题所承诺的,我将展示斐波那契数列如何将英里转换为公里,但是首先我们需要在斐波那契数列(F(n))和黄金比率(φ)之间建立一个连接。为了做到这一点,我们将使用比奈公式(Binet’s formula):

很容易注意到,黄金分割率就在比奈公式中。现在,我们需要一种公式,这种公式以以斐波那契数列为项明确地表示黄金分割率。为了分离 φ,让我们尝试计算后续项的比率:

这里,我将提出一个论点,让计算这个巨大的极限变得更容易。由于1/φ < 1,随着 n 的不断增加,它们接近于0。因此,我们可以去掉分子和分母的1/φ 部分,并抵消这些常数。这样得到了:

这给了我们一个近似值:

看起来非常接近

最后阶段

简单复习一下,斐波那契数列的前几个数字是 0,1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,…

现在,上面的近似告诉我们,用斐波那契数乘以 φ,大致等于找到斐波那契数列的下一个数。

利用这个论点,如果我们要将5英里换算成公里,我们就会找下一个斐波那契数,也就是8,所以我们的近似是5英里 = 8公里。事实上,5英里等于8.04672公里。

现在,如果我们想把10英里换算成公里。10不是斐波那契数,所以我们必须将10重写为斐波那契数的和(8 2)。然后,得到(8 2) 英里 = (13 3) 公里 = 16 公里。如果我们使用实际的换算系数,我们得到10英里 = 16.0934公里。

如果我们想把公里换算成英里呢?如果用 φ 乘就能找到下一个斐波那契数,那么用 φ 除就能找到前一个斐波那契数。

举个例子,把42公里转换成英里。首先,我们将42分解为斐波那契数的和,(34 8) 公里 = (21 5) 英里 = 26英里。如果我使用实际的转换系数,你得到的是 42公里 = 26.0976英里。

结语

无论如何,这都不算是严肃的数学问题。这只是一个有趣的trick,来自于深入的观察。然而,我想指出的是,这是一个美是如何从宇宙的随机性中显现出来的例子。在计算英里和公里时,没有人想到黄金比例或斐波那契数列,然而这种联系是存在的。

谢谢你的阅读。

来源:https://medium.com/cantors-paradise/how-fibonacci-can-help-us-convert-between-miles-and-kilometers-6b5344782bbb

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