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斐波那契数列通项公式

时间:2020-05-29 14:22:22      阅读:49      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

简介

斐波那契数列是指的这样的一个数列,从第3项开始,以后每一项都等于前两项之和。写成递推公式即:

\[a_n=a_{n-1}+a_{n-2}(n \ge 3) \]

假设令\(a_1=1,a_2=1\),则斐波那契数列指的是这样的一串数:\({1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,...}\)。接下来,文章提到斐波那契数列特指\(a_1=1,a_2=1\)的这串数。

斐波那契数列的通项公式及证明

通项公式

斐波那契数列的通项公式非常对称:

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

可以发现,斐波那契数列都是整数,但斐波那契数列的通项公式确是由无理数拼凑而来的。那么接下来,我们就来看看如何证明(求解)

证明

引入

首先,我们来看看这样的一个题目:

已知\(a_n=k \times a_{n-1}+b(n \le 2)\),求该数列的通项公式(用含有\(k,b,a_1\)的式子表示)

正题

\[a_n=a_{n-1}+a_{n-2}(n \ge 3) \]

可设

\[a_n-\lambda a_{n-1}=\mu (a_{n-1}-\lambda a_{n-2}) \]

移项后,使系数相同,得到:

\[\left\{\begin{matrix} \lambda + \mu = 1\\ -\lambda \times \mu =1 \end{matrix}\right.\]

解得

\[\left\{\begin{matrix} \lambda = \frac{1+\sqrt{5}}{2}\\ \mu = \frac{1-\sqrt{5}}{2} \end{matrix}\right.\text{或}\left\{\begin{matrix} \lambda = \frac{1-\sqrt{5}}{2}\\ \mu = \frac{1+\sqrt{5}}{2} \end{matrix}\right.\]

将其带回到原式可得到

\[\left\{\begin{matrix} a_n-\frac{1+\sqrt{5}}{2}a_{n-1}=\frac{1-\sqrt{5}}{2}(a_{n-1}-\frac{1+\sqrt{5}}{2}a_{n-2})\\ a_n-\frac{1-\sqrt{5}}{2}a_{n-1}=\frac{1+\sqrt{5}}{2}(a_{n-1}-\frac{1-\sqrt{5}}{2}a_{n-2}) \end{matrix}\right.\]

可以发现\(\{a_{n+1}-\frac{1+\sqrt{5}}{2}a_n\}\)已经构成了一个等比数列,然后根据等比数列通项公式,我们可以得到:

\[\left\{\begin{matrix} a_n-\frac{1+\sqrt{5}}{2}a_{n-1}=(\frac{1-\sqrt{5}}{2})^{n-2}(a_2-\frac{1+\sqrt{5}}{2}a_1)---------1.\\ a_n-\frac{1-\sqrt{5}}{2}a_{n-1}=(\frac{1+\sqrt{5}}{2})^{n-2}(a_2-\frac{1-\sqrt{5}}{2}a_1)---------2. \end{matrix}\right.\]

然后:

\[2. \times \frac{1-\sqrt{5}}{2}-1.\times \frac{1+\sqrt{5}}{2} \]

化简得

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

得证!!!
完结散花(o)/~ O(∩_∩)O哈哈~

斐波那契数列通项公式

原文:https://www.cnblogs.com/lzxzy-blog/p/12961585.html

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