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輸入計算

數學公式

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結果

Fibonacci function at first index v = -10
-55
F(v) = (φ^v − (1/φ)^v cos(vπ)) / √5
列數 101
F at last index v = 10 55
階數 v 費氏函數 F(v)
-10 -55
-9.8 -40.411828
-9.6 -14.016583
-9.4 12.739332
-9.2 30.285557
-9 34
-8.8 24.984835
-8.6 8.672581
-8.4 -7.862488
-8.2 -18.705555
-8 -21
-7.8 -15.426993
-7.6 -5.344002
-7.4 4.876844
-7.2 11.580002
-7 13
-6.8 9.557843
-6.6 3.328579
-6.4 -2.985644
-6.2 -7.125553
-6 -8
-5.8 -5.86915
-5.6 -2.015423
-5.4 1.8912
-5.2 4.454449
-5 5
-4.8 3.688692
-4.6 1.313157
-4.4 -1.094444
-4.2 -2.671104
-4 -3
-3.8 -2.180458
-3.6 -0.702266
-3.4 0.796756
-3.2 1.783344
-3 2
-2.8 1.508235
-2.6 0.61089
-2.4 -0.297688
-2.2 -0.88776
-2 -1
-1.8 -0.672223
-1.6 -0.091376
-1.4 0.499068
-1.2 0.895584
-1 1
-0.8 0.836011
-0.6 0.519515
-0.4 0.20138
-0.2 0.007824
0 0
0.2 0.163788
0.4 0.428139
0.6 0.700447
0.8 0.903408
1 1
1.2 0.999799
1.4 0.947654
1.6 0.901827
1.8 0.911232
2 1
2.2 1.163587
2.4 1.375793
2.6 1.602275
2.8 1.814641
3 2
3.2 2.163387
3.4 2.323446
3.6 2.504102
3.8 2.725873
4 3
4.2 3.326974
4.4 3.699239
4.6 4.106376
4.8 4.540514
5 5
5.2 5.490361
5.4 6.022685
5.6 6.610478
5.8 7.266387
6 8
6.2 8.817335
6.4 9.721923
6.6 10.716854
6.8 11.806901
7 13
7.2 14.307695
7.4 15.744608
7.6 17.327332
7.8 19.073288
8 21
8.2 23.12503
8.4 25.466531
8.6 28.044186
8.8 30.880188
9 34
9.2 37.432725
9.4 41.211139
9.6 45.371518
9.8 49.953476
10 55

這個計算器的功能

本工具用來計算費氏函數 \(F(v)\),也就是把大家熟悉的費波那契數從整數階推廣到任意實數 \(v\) 的版本。它採用閉合形式(Binet 公式風格)的實數延伸,並依你設定的範圍,產生一份(階數 \(v\)、函數值 \(F(v)\))的對照表。這純粹是數學運算,因此放諸四海皆適用,不受任何國家或地區規則影響。

計算公式

設黃金比例 \(\varphi = \frac{1 + \sqrt{5}}{2}\)(約 \(1.6180339887\)),並注意 \(\frac{1}{\varphi} = \frac{\sqrt{5} - 1}{2}\)。實數費氏函數為:

$$F(v) = \frac{1}{\sqrt{5}}\left[\varphi^{v} - \left(\frac{1}{\varphi}\right)^{v}\cos(v\pi)\right]$$

離散的 Binet 公式為 \(F(n) = \frac{\varphi^{n} - \psi^{n}}{\sqrt{5}}\),其中 \(\psi = \frac{1-\sqrt{5}}{2} = -\frac{1}{\varphi}\)。對實數 \(v\) 而言,\(\psi^{v}\) 是多值的。取其實數分支可得 \(\psi^{v} = \left(\frac{1}{\varphi}\right)^{v}\cos(v\pi)\),由於 \(\cos(n\pi) = (-1)^{n}\),所以在整數階時能完全還原成原本的 Binet 公式。

將公式分解為增長項與振盪衰減項
\(F(v)\) 將一個增長的 \(\varphi^{v}\) 項與一個餘弦調變的衰減項結合,再除以根號五。
穿過整數費波那契點的平滑連續曲線
實值費波那契函數 \(F(v)\) 形成一條平滑曲線,穿過經典的整數費波那契值。

使用方法

輸入階數 \(v\) 的起始值(第一列的 \(v\))、增量(每一列 \(v\) 的變化量,可為負數),以及重複次數(要產生幾列)。計算器會依 \(v_k = \text{起始值} + k\cdot\text{增量}\) 逐列列出對應的 \(F(v)\),並標示出第一個與最後一個值。

實例演算

當 \(v = 10\):\(\varphi^{10} \approx 122.9919\),\(\left(\frac{1}{\varphi}\right)^{10} \approx 0.00813\),且 \(\cos(10\pi) = 1\)。因此 $$F(10) = \frac{122.9919 - 0.00813}{\sqrt{5}} = 55$$ 正好等於第十個費波那契數。當 \(v = 0.5\) 時,\(\cos(0.5\pi) = 0\),所以 \(F(0.5) = \frac{\varphi^{0.5}}{\sqrt{5}} \approx 0.568864\)。

常見問題

它會算出一般的費波那契數嗎?會。在每個整數階上,它都會還原為標準的 Binet 公式,包括負數階的「負費波那契(negafibonacci)」數值。

為什麼要用 \(\cos(v\pi)\)?因為它是 \(\psi^{v}\) 的實數分支,能提供正負交替的符號,讓整數階的結果完全吻合。

還有其他延伸方式嗎?有的;也存在複數值與以正弦函數為基礎的解析延拓。本計算器採用的是特定的實數分支延伸:\(F(v) = \frac{\varphi^{v} - \left(\frac{1}{\varphi}\right)^{v}\cos(v\pi)}{\sqrt{5}}\)。

最後更新: