式,F<0>x<1次方>-F<0>x<0次方>-F<1>x<1次方>会等于0。可以爽快地将它们消掉。
已经不需要用x<0次方>或x<1次方>这种麻烦的写法了,回到1与x,然后用F<0>=0与F<1>=1代入,会得到下列式子。
F×=-x
将两边同除x<平方>+x-1后整理,就得到F的闭公式,这就是F的模样。
F=x/
斐波那契数列的生成函数可以变成如此单纯的闭公式真是令人愉快,毕竟这个算式中可是包含了无限延伸的斐波那契数列,很简洁吧。
0,1,1,2,3,5,8,……←→x/
※※斐波那契数列的生成函数F的闭公式
F=x/
4.2.4用无穷级数表示
接下来我们思考斐波那契数列的生成函数F,将F的闭公式以x的无穷级数表示的话,其n次的系数应该就会变成Fn。
「所以说,下一个目标就是将下式以x的无穷级数表现。
x/
我们之前曾将分数形式的下式化成x的无穷级数。
1/=1+x+x<平方>+x<立方>+……
所以,是否能将x/化成与1/类似的形式呢?假如可以的话,我们就能从生成函数的国度回到数列的国度了,还会带着斐波那契数列的一般项当作土产,到底有没有办法呢?」
◎◎◎
……米尔迦偷偷往我看来。对了,再来将生成函数F以无穷函数的形式表示的话,就能得到斐波那契数列的一般项吧,我专注在生成函数的形式上,想将它的构造看透。
F=x/
分母1-x-x<平方>为二次式,总之先将1-x-x<平方>因式分解看看,我开始在笔记本上计算,米尔迦只是看着我动笔。
假设未知的定数r,s,可将1-x-x<平方>如下因式分解。
1-x-x<平方>=
当如上因式分解后,就可以如下让分数和在通分时,刚好使分母为1-x-x<平方>。
1/+1/=某数/
=某数/
为了让此计算式等于x/,就必须决定r,s,来试着计算看看。
1/+1/=/+/
=x)/x+rsx<平方>)
嗯,好好选择r,s的话,分母1-x+rsx<平方>这边似乎可以变成1-x-x<平方>,但是分子2-x的部分无法变成x,原因是常数项的2无法消掉。虽然很可惜,然而还是不行,真遗憾……
在我低喃的同时,米尔迦却说出『这样的话,之后就没问题了』这句话。
4.2.5解决
「这样的话,之后就没问题了。」
将分子也代入参数,也就是说,代入R,S,r,s这4个未知常数形成一列式……
R/+S/
然后计算。
R/+S/=R/+S/
=-x)/x+rsx<平方>)
为了让下式成立,要决定R,S,r,s这4个常数。
-x)/x+rsx<平方>)=x/
比较两边结构,会发现只需要解出以下的联立方程式即可。
R+S=0
rS+sR=-1
r+s=1
rs=-1
有四个未知定数与四个独立的式子,试着解出这个联立方程式吧,只剩下动手了。
首先将R与S以r与s表示。
R=1/,S=-1/
这样就快得到将F以无穷函数的形式表示的方法了,为了之后能求出r。s必须继续算下去。
F=x/
=x/
=R/+S/
在这里带入R=1/,S=-1/
=))-))
=)-1/)
然后这里用=1+rx+r<平方>x<平方>+r<立方>x<立方>+……跟=1+sx+s<平方>x<平方>+s<立方>x<立方>+……
=)-))
=)x+x<平方>+x<平方>+……)
=/)x+/)x<平方>+/)x<立方>+……
整理之后就变成这样。
F=0+/)x+/)x<平方>+/)x<立方>+……
F0F1F2F3