斐波那契数列详解

发布时间:2022-07-01 发布网站:脚本宝典
脚本宝典收集整理的这篇文章主要介绍了斐波那契数列详解脚本宝典觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

Fibnacci

1.基本的递推性质:

  1. (f_n=f_{n-1}+f_{n-2})
  2. (suMLimITs_{i=1}^{n}f_i=f_{n+2}-1)
  3. (sumlimits_{i=1}^{n}f^2_i=f_ntimes f_{n+1})
  4. (f_1+f_3+f_5+...+f_{2n-1}=f_{2n})
  5. (f_2+f_4+f_6+...+f_{2n}=f_{2n+1}-1)
  6. (f_n=f_mtimes f_{n-m+1}+f_{m-1}times f_{n-m}(ngeq m))
  7. (f_{n-1}times f_{n+1}=f_n^2+(-1)^n)
  8. (frac{f_{2n}}{f_n}=f_{n-1}+f_{n+1})
  9. 一般用不到:(f_{2n-2m-2}(f_{2n}+f_{2n+2})=f_{2m+2}+f_{4n-2m}(n>;mgeq-1,ngeq-1))

证明:

  1. 显然

  2. (f_1=f_3-f_1)

    (f_2=f_4-f_3)

    (f_3=f_5-f_4...)

    (f_n=f_{n+2}-f_{n+1})

    上式相加消去相同元素,得证

  3. 可使用上面2的证明方式得出,不再给出证明

  4. 同2

  5. 同2

  6. (f_n=f_{n-1}+f_{n-2})

    (f_n=2f_{n-2}+f_{n-3})

    (f_n=3f_{n-3}+2f_{n-4})

    (f_n=5f_{n-4}+3f_{n-5}...)

    不难发现系数仍然是斐波那契数列,那么整理可得证

  7. (不会)

2.与集合的关系

(f_{n+2})项是集合(textit{1,2,...,n})中所有不包含相邻正整数子集的个数

3.与杨辉三角(组合数学)的关系

斐波那契数列详解

4.通项公式

(f_n=frac{1}{sqrt{5}}[(frac{1+sqrt{5}}{2})^n-(frac{1-sqrt{5}}{2})^n])

看到里面的一个数跟黄金分割非常像,他确实也跟黄金分割有很大关系,不过过一会再提,先看证明

假设有(a,b)使

(f_n-af_{n-1}=b(f_{n-1}-af_{n-2})\ f_n=(a+b)f_{n-1}-abf_{n-1})

(left{begin{matrix} a+b=1 \ ab=1 end{matrix}right.)

解得 (left{begin{matrix} a=frac{1+sqrt{5}}{2}\ b=frac{1-sqrt{5}}{2} end{matrix}right. or left{begin{matrix} a=frac{1-sqrt{5}}{2}\ b=frac{1+sqrt{5}}{2} end{matrix}right.)

(f_n-af_{n-1}=b(f_{n-1}-af_{n-2}))

(frac{f_n-af_{n-1}}{f_{n-1}-af_{n-2}}=b)

(S_{n}=f_n-af_{n-1}),则

(left{begin{matrix} frac{S_n}{S_{n-1}}=b\ S_1=f_1-af_0=1 end{matrix}right.)

进而可得(S_n=b^{n-1}Rightarrow f_n-af_{n-1}=b^{n-1})

那么(f_n=b^{n-1}+af_{n-1}),把求得的(a,b)代入得

(left{begin{matrix} f_n=(frac{1-sqrt{5}}{2})^{n-1}+frac{1+sqrt{5}}{2}f_{n-1}\ f_n=(frac{1+sqrt{5}}{2})^{n-1}+frac{1-sqrt{5}}{2}f_{n-1} end{matrix}right.)

((frac{1+sqrt{5}}{2})^{n-1}+frac{1-sqrt{5}}{2}f_{n-1}=(frac{1-sqrt{5}}{2})^{n-1}+frac{1+sqrt{5}}{2}f_{n-1})

(left [(frac{1+sqrt{5}}{2})^{n-1}-(frac{1-sqrt{5}}{2})^{n-1} right ]=sqrt{5}f_{n-1})

(f_{n-1}=left [(frac{1+sqrt{5}}{2})^{n-1}-(frac{1-sqrt{5}}{2})^{n-1} right ]frac{1}{sqrt{5}})

(f_{n}=left [(frac{1+sqrt{5}}{2})^{n}-(frac{1-sqrt{5}}{2})^{n} right ]frac{1}{sqrt{5}})

(square)

5.黄金分割的关系

关于相邻两项的比值,在(n)趋于无限时等于黄金分割比,即

(limlimits_{nto infty}frac{f_n}{f_{n+1}}=frac{sqrt{5}-1}{2})

6.数论相关

(gcd(f_n,f_m)=f_{gcd(n,m)})

证明的话使用上面的递推性质(5)即可证明

然后由这个可以推出来一个只有斐波那契第(2)项不符合的公式,

(n|mLeftrightarrow f_n|f_m)

7.不太重要的公式

当时在做斐波这道题的时候考场上自己推出来了一个式子,应该是对的,但是翻遍了博客没有看到一样的

知道能不能用前(n)平方和公式证明,在这里给一下吧

(f_n^2+f_{n+1}^2=f_{2n+1})

好的证明已经给出来了,直接用递推性质(5)然后疯狂化简右式即可得到与左式相同的形式,%%%zero4338

参考资料

度娘

大佬博客

战神草稿纸

脚本宝典总结

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