Fibonacci e a espiral
Monte a espiral de quadrados, veja a razão entre termos convergir para φ, gere sequências como a de Lucas e compare com a fórmula de Binet.
Monte a espiral de quadrados, veja a razão entre termos convergir para φ, gere sequências como a de Lucas e compare com a fórmula de Binet.
A sequência de Fibonacci começa com 1, 1 e cada termo é a soma dos dois anteriores: 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34… Formalmente, t₁ = 1, t₂ = 1 e tₙ = tₙ₋₁ + tₙ₋₂. Ela aparece com frequência na natureza, mas a regra é simples: um termo depende apenas dos dois anteriores.
Se a razão r = tₙ ÷ tₙ₋₁ tende a um limite L, então tₙ ÷ tₙ₋₁ e tₙ₋₁ ÷ tₙ₋₂ tendem ao mesmo L. Dividindo a regra tₙ = tₙ₋₁ + tₙ₋₂ por tₙ₋₁ obtemos:
r = 1 + 1 ÷ r, ou seja, r² − r − 1 = 0.
A raiz positiva dessa equação é φ = (1 + √5) ÷ 2. A outra raiz, ψ, é negativa e tem módulo menor que 1; por isso o efeito dela desaparece com o tempo, e os termos crescem como φⁿ. A fórmula de Binet é exatamente essa solução, ajustada aos valores iniciais.
Em cada quadrado, um arco de círculo liga dois cantos. Como cada arco começa onde o anterior termina e o raio cresce com a sequência, as curvas se encaixam sem quebra. O resultado se parece com a concha de um náutilo, embora a concha real siga uma espiral logarítmica parecida, mas não idêntica. Para outros inícios, como 2 e 1, a figura mostra só os quadrados, porque a construção de arcos contínuos depende da sequência 1, 1.
Qual é o menor n para o qual a razão tₙ ÷ tₙ₋₁ fica a menos de 0,001 de φ quando a sequência começa com 1 e 1?
Aumente o número de termos e observe a linha 'Diferença para φ' no painel.
Comece a sequência com a = 2 e b = 1 (números de Lucas). Qual é o décimo termo, e a razão entre ele e o anterior se aproxima de φ?
Confira o termo n no painel e compare com a razão do gráfico.
Por que a fórmula de Binet dá quase exatamente o termo certo mesmo para n grande, e em que valor de n o erro relativo deixa de ser desprezível?
Olhe o erro relativo para n = 10, 40 e 60. O erro depende da precisão de ponto flutuante do computador.
Some os lados dos seis primeiros quadrados da espiral (1, 1, 2, 3, 5, 8). Que termo da sequência fica exatamente uma unidade acima desse total?
Continue a sequência além do 8 e compare com a soma. Vale o mesmo para outros comprimentos de sequência?
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Trilha de estudo: Números · Mapa de conceitos