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数学公式

数学公式: 斐波那契数列与数值计算器
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  1. Closed form (Binet)

    Closed form (Binet): 斐波那契数列与数值计算器

    Golden-ratio expression where phi = (1+sqrt5)/2 and psi = (1-sqrt5)/2.

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结果

F15
610
Fibonacci number at index 15
递推关系 F15 = F15-1 + F15-2 = 377 + 233
Fn-1 377
Fn-2 233
闭式公式(比内公式) Fₙ = (φⁿ − ψⁿ) / √5

什么是斐波那契数列?

斐波那契数列是一组整数,其中每个数都等于前两个数之和,从 0 和 1 开始:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55,以此类推。它在数学与自然界中随处可见——从螺旋贝壳、向日葵的种子排布,到黄金分割比例都有它的身影。本计算器既能返回任意索引 \(n\) 对应的单个斐波那契数 \(F_n\),也能生成起始索引到结束索引之间的完整数列。

斐波那契数列表现为一排正方形,其边长按斐波那契数增长,并有一条螺旋弧线贯穿其中
每个斐波那契数都是前两个数之和,构成经典的正方形拼贴和螺旋线。

如何使用本计算器

生成下拉菜单中选择模式。选择单个数值并输入索引 \(n\),即可得到单个值 \(F_n\) 及其递推过程。选择整段数列并输入起始 \(n\) 和结束 \(n\),即可列出该闭区间内的每一个斐波那契数。索引可以为正也可以为负,支持范围为 -200 到 200。

公式详解

其核心定义是递推关系 $$F_n = F_{n-1} + F_{n-2}, \quad F_0 = 0, \; F_1 = 1$$ 为了在 \(n\) 较大时仍能得到精确结果,本工具采用任意精度整数逐项迭代,而非使用浮点的比内(Binet)公式 $$F_n = \frac{\varphi^n - \psi^n}{\sqrt{5}}$$ ——后者在大约 \(n = 71\) 之后就会因精度不足而失真。负索引遵循负斐波那契规则 \(F_{-n} = (-1)^{n+1} F_n\),因此 \(F_{-1} = 1\)、\(F_{-2} = -1\)、\(F_{-3} = 2\)、\(F_{-4} = -3\),以此类推。

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图示展示 F_n 由前两项 F_n-1 与 F_n-2 相加得出
每一项都等于前两项之和。

实例演示

要求 \(F_{15}\),可逐项迭代到索引 15:0、1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144、233、377、610。因此 $$F_{15} = 610 = F_{14} + F_{13} = 377 + 233 = 610$$

常见问题

支持负索引吗?支持。本工具采用负斐波那契扩展,会得到正负交替的结果,例如 \(F_{-6} = -8\)。

n 最大能取多少?支持范围为 -200 到 200。\(F_{200}\) 有 42 位数字,借助任意精度整数可精确算出。

为什么不直接用比内公式?比内的闭式表达式在展示时很优雅,但双精度浮点的舍入误差会让它在大 \(n\) 时变得不可靠,所以最终答案仍采用精确的整数迭代来计算。

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