Fibonacci數列通項公式

2022-02-08 21:04:45 字數 1489 閱讀 4838

f[0]=0, f[1]=1, f[n]=f[n-1]+f[n-2] (n>1)

改寫為簡單的形式:f[n] = f[n-1] + f[n-2] + [n=1]

採用機械方法得到封閉形式:

\[\begin

\sum_nf[n]x^n &= \sum_nf[n-1]x^n + \sum_nf[n-2]x^n + \sum_n[n=1]x^n\\

f(x) &= xf(x) + x^2f(x) + x\\

f(x) &= \frac x

\end

\]考慮將其寫成若干個 \(\dfrac1\) 的和, 為此將分母因式分解:

解 \(1-x-x^2 = 0\) 得 \(x_1 = -\dfrac\),\(x_2 = -\dfrac2\)。

於是有 \(f(x) = \dfrac x\)。

考慮 \(\dfrac1-\dfrac1 = \dfrac\),則 \(f(x) = \dfrac\left(\dfrac1-\dfrac1\right)\)。

考慮調整:\(f(x) = \dfrac\left(\dfrac1\dfrac1-\dfrac1\dfrac1\right)\)

可以比較輕鬆地看出 \([x^n]f(x)\), 具體地:

\[\begin

[x^n]f(x) &= [x^n]\frac1\frac1\frac x - [x^n]\frac1\frac1\frac x\\

&= [x^n]\frac1\frac1\sum_n \frac} -

[x^n]\frac1\frac1\sum_n \frac}\\

&= \frac1\left(\frac1-\frac1\right)

\end

\]\[f[n] = \frac5\left[\left(\frac2\right)^n-\left(\frac2\right)^n\right]

\]特徵方程:特徵方程可以用於求解線性遞推數列的通項公式,其步驟是:將數列假設為乙個等比數列並求出特徵根, 再代入初始數列的值求出特徵根的係數, 從而得到通項公式。

設 \(\sf f_n = \lambda^n\), 就有:\(\sf\lambda^n = \lambda^ + \lambda^\)。

令 n=2, 就有:\(\sf\lambda^2 = \lambda+1\), 解方程得到:

\[\sf\lambda_1 = \frac2,\sf\lambda_2 = \frac2

\]根據特徵根法的結論, 數列的通項公式可以表示為:\(\sf f_n = p\lambda_1^n + q\lambda_2^n\)。

把 n=0,n=1 分別代入得到:

\[\begin

\sf p\lambda_1 + q\lambda_2 = 1\\

\sf p + q = 0

\end

\]解得:\(\begin\sf p=\dfrac1\\\sf q=-\dfrac1\end\)

那麼就可以得到通項公式了。

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