UBS

VARDAGSMATEMATIK

Pekka Norlamo:
Fibonacci-talen

Fibonacci eller Leonardo från Pisa var en av de mest kända matematikerna i Europa under medeltiden. Han levde omkring år 1200, då man allmänt ännu använde romerska siffror:

I= 1, V= 5, X= 10, L= 50, C=100, D= 500, M= 1000
ex.: 1997 = 1000+ (-100)+ 1000+ (-10)+ 100+ 5+ 1+ 1 =
MCMXCVII

Namnet Fibonacci betyder "son till Bonaccus". Fibonaccis far var handelsman, som under en lång tid levde med sin familj i Nordafrika i det nutida Algeriet. Här kom Fibonacci i kontakt med matematiken under ledning av arabiska lärare.

Han lärde sig använda de hindu-arabiska siffrorna, som utgör grunden för de siffror som vi använder idag och vilka är mycket lättare att använda än de romerska siffrorna. (Försök addera 1997 + 786 med hjälp av romerska siffror). Det dröjde cirka 200 år innan de arabiska siffrorna vann insteg i Europa.

Fibonaccis bok Liber abbaci (fritt översatt "konsten att räkna") utkom år 1202. I boken redogörs förutom för egenskaper hos olika räkneoperationer även för en stor mängd matematiska problem. Fibonacci-följden har sitt urspung i följande problem:

I början av ett år finns i en bur ett nyfött kaninpar (en flicka och en pojke). Ett kaninpar kan få ungar efter två månader och föder härefter med en månads intervall en kaninflicka och en kaninpojke, som alla fortsätter att föröka sig på samma sätt som ovan. Hur många kaninpar finns det efter ett år just efter att de senaste kaninparen har fötts?

I början av första månaden är F(1) = 1 kaninpar, på samma sätt i början av den andra månaden är F(2) = 1 kaninpar. Kaninparet föder i början av den tredje månaden ett nytt kaninpar, varför antalet kaninpar nu är F(3) = 2 kaninpar. I början av fjärde månaden föder det första kaninparet igen, varför antalet kaninpar är F(4) = 3. I början av den femte månaden föder såväl det första kaninparet som det andra kaninparet ett nytt kaninpar, varför F(5) = 5, osv.

Uppgifter

Nivå A
Nivå B
Nivå C
Svaren till föregående uppgifter

Nivå A

1. Hur många kaninpar finns det i början av den sjätte månaden?

2. Hur många kaninpar finns det efter ett år just efter att de senaste kaninparen har fötts?

3. Du får gå uppför en trappa på så sätt att du måste stiga på det första trappsteget, men därefter kan du stiga på det följande trappsteget eller det nästföljande trappsteget. På hur många olika sätt kan du gå uppför trappan, då trappstegen är:
a) 3, b) 4, c) 10, d) 20 ?

Termerna i Fibonacci-följden får man genom att alltid addera de två föregående termerna. Talen i en talföljd förekommer i naturen ofta i samband med spiralstrukturer.

Om man betraktar en gran- eller tallkotte utgående från basen (fästpunkten), så bildar kottens fjäll spiraler såväl med- som motsols. Om kotten är hel, är antalet spiraler i kotten lika med Fibonacci-talen 5,8 eller 13.

Fröna i en solros bildar även spiraler med- och motsols och antalet spiraler kan vara lika med Fibonacci-talen 34,55,89,144 och t.o.m. 233. Fibonacci-talen påträffas även i t.ex. snäckors spiralstrukturer.

4. Vad är F(25), då F(21) = 10496 och F(23) = 28657?

Nivå B

I Fibonacci-följden är F(1) = 1, F(2) = 1, F(3) = 2, F(4) = 3, F(5) = 5, osv. Varje term i talföljden är summan av de två föregående termerna:

F(n+1) = F(n) + F (n-1).

Om man dividerar alla termer i talföljden 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,... med tre och antecknar respektive rest, får man talföljden
1, 1, 2, 0, 2, 2, 1, 0, 1, 1, 2, 0, 2,...
Den talföljd som dessa rester bildar får man även genom att alltid addera de två föregående termerna, dock:
1 + 2 = 3, rest 0 och
2 + 2 = 4, rest 1

Det förefaller som om resten för var fjärde term är 0 eller termen är delbar med tre. Så är även fallet: De rester som föregår det tal som är delbart med tre är antingen 1 eller 2. Om resten är 1, bildar resterna talföljden
1, 0, 1, 1, 2, 0, ...
och om resten är 2, bildas talföljden
2, 0, 2, 2, 1, 0, ...

5. Visa att var tredje Fibonacci-tal är jämnt.

6. Vilka Fibonacci-tal är delbara med fem?

7. Vilka Fibonacci-tal är delbara med a) åtta b) tio?

I anslutning till Fibonacci-följden finns följande version av nim-spelet. På ett bord finns ett bestämt antal tändstickor. Den spelare som kan lyfta de sista tändstickorna vinner spelet.

Följande regler gäller:
- en spelare bör alltid lyfta åtminstone en tändsticka
- den första spelaren får inte lyfta alla tändstickor
- en spelare får lyfta högst två gånger så många tändstickor som motspelaren senast har lyft.

Antag att det finns tio tändstickor på bordet och att den första spelaren lyfter två tändstickor. Den andra spelaren kan då lyfta 1, 2, 3 eller 4 tändstickor.

8. Du får välja om du inleder spelet eller låter din motspelare börja. Lönar det sig för dig att inleda spelet om antalet tändstickor
a) är lika med ett Fibonacci-tal
b) inte är lika med ett Fibonacci-tal. Motivera?

Nivå C

9. Undersök summorna av Fibonacci-talen F(1), F(1)+F(3),F(1)+F(3)+F(5)...
Vilket samband finns det mellan summan och talen i talföljden? Gäller detta resultat alltid?

10. Undersök summorna av Fibonacci-talen
F(1),F(1)+F(2),F(1)+F(2)+F(3),F(1)+F(2)+F(3)+F(4),...
Vilket samband finns det mellan summan och talen i talföljden? Gäller detta alltid?

11. Visa att om man väljer vilka tio efter varandra Fibonacci-tal som helst, så är deras summa lika med 11 gånger det sjunde av de valda talen.

13. Visa, att förhållandet F(n+1) / F(n) mellan två efter varandra följande Fibonacci-tal närmar sig k-värdet i föregående uppgift, då n går mot oändlighet (man kan antaga att detta förhållande har ett ändligt gränsvärde).

Svar

e-mail:
Erkki.Luoma-aho@oph.fi
Adressen:
Utbildningsstyrelsen/
Erkki Luoma-aho
PL 380
00531 Helsinki

Tillbaka till början av sidan