零基础看懂斐波那契数列:从兔子繁殖到黄金分割,三步成大神:典型例题精讲
适用年级
五年级
难度等级
⭐⭐⭐
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最近更新
2025-12-20
💡 阿星起步:斐波那契数列 的底层逻辑
想象一下,大自然在悄悄使用一套统一的“生长密码”。斐波那契数列,就是这套密码的数字表达。
它的规则简单得像呼吸:从 \( 1, 1 \) 开始,每个新数字,都是它前面两个数字的和。就像藤蔓生长,新的枝叶(第三项)总由最近的两段枝叶(前两项)共同延伸出来。于是我们得到:\( 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 55, 89... \)
神奇的是,如果你用数列中后面的数除以前面的数(比如 \( 89 \div 55 \)),得到的比值会越来越接近一个迷人的数字——约0.618,也就是“黄金分割点”。这个比例遍布自然与艺术:向日葵种子的螺旋、鹦鹉螺壳的曲线、甚至蒙娜丽莎的脸部构图,都藏着它的影子。
所以,学习它,不是在学一串枯燥的数字,而是在解读自然界最普遍的生长与美学规律。它的本质,就是一个 “自我复制的生长指令”。
🔥 三级跳挑战:从入门到大神
【入门例题】已知斐波那契数列的第1项 \( F_1 = 1 \),第2项 \( F_2 = 1 \),请根据规律,写出第3项到第6项。
阿星拆解:
规则就一条:前两项之和等于第三项。我们像数台阶一样,一步一步来。
1. 已知:\( F_1 = 1 \), \( F_2 = 1 \)。
2. 求 \( F_3 \):\( F_3 = F_2 + F_1 = 1 + 1 = 2 \)。
3. 求 \( F_4 \):\( F_4 = F_3 + F_2 = 2 + 1 = 3 \)。
4. 求 \( F_5 \):\( F_5 = F_4 + F_3 = 3 + 2 = 5 \)。
5. 求 \( F_6 \):\( F_6 = F_5 + F_4 = 5 + 3 = 8 \)。
所以,第3到第6项分别是:\( 2, 3, 5, 8 \)。看,就像滚雪球,越滚越大!
【进阶例题】在斐波那契数列中,已知某一项是 \( 55 \),它的下一项是 \( 89 \),请问这一项是第几项?(起点为 \( F_1=1, F_2=1 \))
阿星敲黑板:
陷阱提示:题目没有直接问 \( 55 \) 是第几项,而是说“已知某一项是 \( 55 \),它的下一项是 \( 89 \)”,这其实已经把 \( 55 \) 和 \( 89 \) 是连续两项这个关系告诉我们了。我们需要从已知的起点开始,列表推导,直到找到 \( 55 \) 。千万别试图用复杂公式倒推,对于新手,列表最安全!
化解与计算:
1. 我们从开头老老实实写:\( F_1 = 1 \), \( F_2 = 1 \)。
2. \( F_3 = 1+1=2 \), \( F_4 = 2+1=3 \), \( F_5 = 3+2=5 \), \( F_6 = 5+3=8 \), \( F_7 = 8+5=13 \), \( F_8 = 13+8=21 \), \( F_9 = 21+13=34 \), \( F_{10} = 34+21=55 \)!
3. 停!我们找到了 \( 55 \),它是第 \( 10 \) 项 \( F_{10} \)。
4. 验证一下它的下一项:\( F_{11} = F_{10} + F_9 = 55 + 34 = 89 \),完全符合题目条件。
所以,这一项是第10项。记住,斐波那契数列里,每个数字都有它固定的“辈分”(位置),不能搞错。
【拔高例题】用 \( 1 \times 2 \) 的小方格(多米诺骨牌)去覆盖一个 \( 2 \times n \) 的棋盘,有多少种不同的覆盖方法?例如,\( n=3 \) 时有3种方法。找出覆盖方法数随 \( n \) 变化的规律。
思维迁移:
这看起来和数列没关系?别急,我们把它“翻译”回斐波那契的“生长规律”。
1. 设覆盖 \( 2 \times n \) 棋盘的方法数为 \( a_n \)。
2. 思考第一个位置怎么放:只有两种放法。
方案A:竖着放一块骨牌。覆盖了最左边的2格,剩下就是一个 \( 2 \times (n-1) \) 的棋盘,覆盖方法就是 \( a_{n-1} \) 种。
方案B:横着放两块骨牌(上下并列)。覆盖了左边一个“2x2”的方块,剩下就是一个 \( 2 \times (n-2) \) 的棋盘,覆盖方法就是 \( a_{n-2} \) 种。
3. 所以,总方法数 \( a_n = a_{n-1} + a_{n-2} \)!这正是“前两项之和等于第三项”的斐波那契递推关系!
4. 我们再看起点:当 \( n=1 \) 时,棋盘是 \( 2 \times 1 \),只能竖放1块,所以 \( a_1 = 1 \)。当 \( n=2 \) 时,棋盘是 \( 2 \times 2 \),可以全竖放(2种)或全横放(1种),但注意,两块竖放因为完全一样,所以只算一种。实际上有两种:全部竖放、全部横放。所以 \( a_2 = 2 \)。
5. 因此,这个数列是:\( a_1=1, a_2=2, a_3=3, a_4=5, a_5=8... \) 看,它就是我们的斐波那契数列(从1, 2开始)!题目给的 \( n=3 \) 时是3种,正好对上了。
场景变了,但“拆解成前两种情况之和”的核心逻辑没变。 斐波那契数列揭示的,正是这种“分步累积”的普遍规律。
📝 阿星必背口诀:
斐氏数列有规律,前两相加得第三。
首项默认为1和1,看清起点再计算。
遇到复杂新场景,看看是否藏规律。
🚀 举一反三:变式挑战
已知斐波那契数列 \( F_1=1, F_2=1 \),请求出 \( F_7 \) 和 \( F_8 \) 的值。
在斐波那契数列 (\( F_1=1, F_2=1 \)) 中,某个数字是 \( 144 \),请问它是第几项?
证明:在标准的斐波那契数列中,从第一项开始,连续10项的和,等于第12项减去第2项(即 \( F_{12} - F_2 \))。
解析与答案
【详尽解析】
三级跳挑战答案:
入门例题:\( 2, 3, 5, 8 \)
进阶例题:第10项
拔高例题:覆盖方法数 \( a_n \) 满足 \( a_n = a_{n-1} + a_{n-2} \),且 \( a_1=1, a_2=2 \),构成斐波那契数列的变体。
举一反三答案与提示:
变式一(模仿练习):接续入门例题的计算,\( F_7 = F_6 + F_5 = 8+5=13 \), \( F_8 = F_7 + F_6 = 13+8=21 \)。
变式二(逆向思维):这是进阶例题的延伸。继续从 \( F_{10}=55 \) 往后算:\( F_{11}=89 \), \( F_{12}=89+55=144 \)。所以,\( 144 \) 是第12项。
变式三(综合挑战):核心提示:利用递推公式 \( F_n = F_{n+2} - F_{n+1} \) 进行“裂项相消”。例如,\( F_1 = F_3 - F_2 \), \( F_2 = F_4 - F_3 \), \( F_3 = F_5 - F_4 \)……一直写到 \( F_{10} = F_{12} - F_{11} \)。将左边这10个式子相加,右边大量项会相互抵消,最终得到 \( F_1+F_2+...+F_{10} = F_{12} - F_2 \)。(因为 \( F_1=1 \), 所以也等于 \( F_{12} - 1 \))。
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