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哇,太棒了!斐波那契数列中数字的平方和,就是最后一个数字与下一个数字的乘积!为什么1、1、2、3、5、8的平方和等于8×13呢?用几何图形可以“看出”其中的奥秘。取边长分别是1、1、2、3、5、8的正方形,按下图所示的方式拼到一起。
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我们先放一个1×1的正方形,再在旁边放另一个1×1的正方形,就会得到一个1×2的长方形。在这个长方形的下面,放一个2×2的正方形,就会得到一个3×2的长方形。沿着长方形的长边,放一个3×3的正方形(得到一个3×5的长方形)。然后,在下面放置一个5×5的正方形(得到一个8×5的长方形)。最后,在旁边放置一个8×8的正方形,就会得到一个8×13的长方形。现在,我们考虑一个简单的问题。
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问题:这个大长方形的面积是多少?
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第一种方法:这个长方形的面积是所有正方形的面积之和。换句话说,大长方形的面积必然是12+ 12+ 22+ 32+ 52+ 82。
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第二种方法:这个大长方形的高是8,底边长度为5 + 8 = 13,因此它的面积必然是8×13。
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由于这两种方法都是正确的,所以算出的面积必然相等,上面的等式得以证明。事实上,回头去看这个大长方形的构建过程,你就会发现上面列出的关于这个规律的所有关系(例如,12+ 12+ 22+ 32+ 52= 5×8)都已经得到了证明。沿着这个思路,你还可以构建大小为13×21、21×34…的长方形。由此可知,这个规律永远成立,其一般表达式为:
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12+ 12+ 22+ 32+ 52+ 82+ … +F2n=FnFn+1
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接下来,我们将斐波那契数列中与某个数字左右相邻的两个数字相乘,看看乘积有什么规律。例如,在斐波那契数列中,与5相邻的两个数字分别是3和8,乘积是3×8 = 24,比52小1;与8相邻的两个数字分别是5和13,乘积是5×13 = 65,比82大1。认真观察下表,很容易得出:在斐波那契数列中,与某个数字左右相邻的两个数字相乘,乘积与该数字的二次幂相差1。换句话说:
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F2n–Fn–1Fn+1= ±1
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与某个数字左右相邻的两数乘积与该数字的二次幂之间相差1
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利用归纳法(一种证明方法,我们将在下一章学习这种方法)可以证明,对于n≥1:
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F–Fn–1Fn+1= (–1)n+1
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接下来,我们研究与某个数字距离较大的两个数字的乘积,以便把这个规律推而广之。以F5= 5为例,我们发现,与之紧密相邻的两个斐波那契数字的乘积是3×8 = 24,与52相差1。与5相距2个数字的左右两数相乘时,也会得到相同的结果,即2×13 = 26同样与52相差1。与5相距3、4或5个数字的左右两数相乘呢?它们的乘积分别是1×21 = 21,1×34 = 34,0×55 = 0。这些乘积与25相差多少呢?它们的距离分别是4、9、25,都是完全平方数。而且,它们不是没有任何规律的完全平方数,而是斐波那契数列中数字的二次幂!下表给出了更多的证据,证明这个规律确实存在,其一般表达式为:
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F2n–Fn–rFn+r=±F2r
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在斐波那契数列中,某个数字的两个远邻的乘积一定与该数字的二次幂相距较近,该距离一定是某个数字的二次幂
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12堂魔力数学课 质数、黄金比例与《达·芬奇密码》
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我们已经知道,帕斯卡三角形中的偶数与奇数表现出一种极其复杂的规律。对于斐波那契数列而言,情况则简单得多。在斐波那契数列中哪些是偶数呢?
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