斐波那契數列
義大利數學家斐波那契,提出了一個著名的“兔子數列”,該數列從第3個數起,後面的每個數都是它前面那兩個數的和。如果把斐波那契數列的任何一項除以前一項,將會得到一個比值極限約為0.618,俗稱黃金分割點,因此斐波納契數列又稱黃金分割數列,用數列{Fn}表示,則有:
![斐波那契法](/img/e/6de/wZwpmL0czN3MzMwYDM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzL0QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/c/0a1/wZwpmLwQTMyUTO1ATM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwEzL0UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
這個級數與大自然植物的關係極為密切。幾乎所有花朵的花瓣數都來自這個級數中的一項數字:鳳梨表皮方塊形鱗苞形成兩組旋向相反的螺線,它們的條數必須是這個級數中緊鄰的兩個數字(如左旋8行,右旋13行);還有向日葵花盤等。直到最近的1993年,人們才對這個古老而重要的級數給出真正滿意的解釋:此級數中任何相鄰的兩個數,次第相除,其比率都最為接近0.618034……這個值,它的極限就是所謂的"黃金分割數"。斐波那契數列在許多科技領域都得到了套用 。
斐波那契法簡介
對閉區間[a,b]上的單峰函式f(t),按相鄰兩斐波那契數之比,使用對稱規則進行搜尋的方法。其特點是:逐步縮短所考察的區間,以儘量少的函式求值次數,達到預定的某一縮短率。設{F}是斐波那契數列,對於區間[0,1],確定搜尋次數n,則選擇兩點:
![斐波那契法](/img/b/2f8/wZwpmL3gTNyIzMzYzM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2MzLzUzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
比較f(t)和f(t),消去其中較小值所在的一段區間;在縮短後的搜尋區間上,再作第二步疊代;如此繼續疊代下去,共做n次疊代,搜尋區間長度縮短為1/F(使小於給定值)。1953年,美國數學家基弗(Kiefer,J.C.)首先研究用斐波那契數搜尋一維函式f(t)的局部最大值 。
斐波那契法計算步驟
Fibonacci法計算步驟如下:
![斐波那契法](/img/b/2dc/wZwpmLxYDN5AzMygzNwMzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4czLzQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/b/478/wZwpmL4EzMwcDNwgTM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL1AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/d/dd9/wZwpmL4UjN0EjMwITN2IDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLyUzL4IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/1/b32/wZwpmL1IDM1ADNyMTMzEDN0UTMyITNykTO0EDMwAjMwUzLzEzL1IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/7/303/wZwpmL4IjN0AzMwITM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyEzL1YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/9/17b/wZwpmLwQDNwgzM3ATNzEzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwUzLyMzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/7/89f/wZwpmL0IDNzQTMwgTM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzLxIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
(1) 給定初始區間 和最終長度L。求計算函式值的次數n,使 ,辨別常數 ,計算試探點 和 ,計算函式值 和 ;
![斐波那契法](/img/8/3cc/wZwpmL4ITNzkTO1YjM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2IzL0IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/3/eb1/wZwpmLyITM3QTM3EDN3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxQzLyQzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
(2) 若 ,則轉步驟(3);若 ,則轉步驟(4);
![斐波那契法](/img/2/368/wZwpmL4ITN2UDO1EjM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxIzLzYzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
(3) 令 ,計算試點:
![斐波那契法](/img/4/3c1/wZwpmL3MTM2MjNxIjM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyIzL4czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/3/fbb/wZwpmL0UzMwcjN2ATM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwEzL0czLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
若k=n-2,則轉步驟(6);否則,計算函式值,轉步驟(5);
![斐波那契法](/img/1/130/wZwpmLwADMxQzM2EDN3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxQzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/8/d0e/wZwpmLxMjM1kDM1ITN0YzM1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyUzL4AzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
(4) 令,計算試點:
![斐波那契法](/img/5/6ab/wZwpmL2UzN1kDM0YDM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL2AzL2YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLzE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/f/f7c/wZwpmLwMjNzEDN3kjM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5IzLxUzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
若k=n-2,則轉步驟(6);否則,計算函式值,轉步驟(5);
(5) 置k:=k+1,轉至步驟(2);
![斐波那契法](/img/f/69f/wZwpmLygDN0YzM3czM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3MzL0MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/2/2f5/wZwpmL4MTM3YjNyQTM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0EzL2UzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/8/b61/wZwpmLzYzN5UzM3cjM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL3IzL4YzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/d/d1a/wZwpmLyATNxYDMxkzM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL5MzL3IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/1/032/wZwpmLzETM3ATMygTM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL4EzL4gzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/7/5d9/wZwpmLzgTNyAjM3EDN3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLxQzL0QzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
![斐波那契法](/img/9/898/wZwpmLyQDNzETMyITM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLyEzLygzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLwE2LvoDc0RHa.jpg)
(6) 令,計算和;若,則令;若,則令。停止計算,極小點含於。
斐波那契法流程圖
斐波那契法的流程圖如圖1所示。
![圖1](/img/4/e87/wZwpmLwcDOxYTOyAzM3QTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzLwMzLzgzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
套用
斐波那契法有如下套用領域:
(1)可以用斐波那契數列的尋優方法來計算交流電機驅動系統的效率,該方法的突出特點是與損耗模型無關,並能使系統快速達到效率最人工作點。
(2)從運籌學的斐波那契法來論述波浪理論,也可以從斐波那契法的最優分劃點來掌握波浪理論中的最佳投資。