这样就能将斐波那契数列的一般项以r,s表示。
F<n>=/
之后就剩求出r,s了,r与s的联立方程式如下:
r+s=1
rs=-1
要以一般解联立方程式的方式来解也可以,但是和为1且积为-1的两个数r,s,会等于方程x2-+rs=0的解,也就是所谓的「二次方程式的解与系数的关系」,理由则是由于下面的因式分解:
x<平方>-+rs=
也就是说,从r+s=1,rs=-1,可以得到x=r,s为以下方程序的解。
x<平方>-x+rs=x<平方>-x-1
=0
利用二次方程式解的公式,可以得到以下结果。
x=/2
假定r>s,则……
r=/2
s=/2
而r-s=<根号5>,所以……
/=/2)<n次方>-/2)<n次方>)
可以得到斐波那契数列一般项F<n>如下。
F<n>=/2)<n次方>-/2)<n次方>)
好,这样就解决了。
※※解答4-1
F<n>=/2)<n次方>-/2)<n次方>)
4.3回顾
……我还是无法接受,真的是这个答案吗?毕竟斐波那契数列全部都是整数,我不认为一般项会出现<根号5>。
脸上浮现满足表情的米尔迦一口气将已经变凉的咖啡喝完,对于我的疑问则是回答:「要试试看吗?」
那么,就以n=0,1,2,3,4为例来验算。
F<0>=/2)<0次方>-/2)<0次方>)=0/<根号5>=0
F<1>=/2)<1次方>-/2)<1次方>)=<根号5>/<根号5>=1
F<2>=/2)<平方>-/2)<平方>)=4<根号5>/4<根号5>=1
F<3>=/2)<立方>-/2)<立方>)=16<根号5>/8<根号5>=2
F<4>=/2)<4次方>-/2)<4次方>)=48<根号5>/16<根号5>=3
0,1,1,2,3,确实是斐波那契数列。喔~~原来如此,实际计算的时候,分子跟分母会同时将<根号5>消掉啊!!
嗯,真厉害,我一边喝着咖啡,一边回顾今天的整个流程,想我们求出斐波那契数列的一般项,为此依着以下的顺序前进。
思考与斐波那契数列的Fn的系数有关的生成函数F。
求函数F的闭公式,这里使用了斐波那契数列的递推公式。
将函数F的闭公式以无穷级数的形式表示,这时候的系数xn为斐波那契数列的一般项。
也就是说,使用与数列系数相同的函数——生成函数一一来『抓到数列』了,原来如此……不过,还真是漫长的旅途啊。
※※『求斐波那契数列的一般项』旅行地图
斐波那契数列→生成函数F
↓
斐波那契数列一般项←生成函数F的闭公式
接着米尔迦开始说:「生成函数是操作数列的有效方法。原因在于,我们熟知的函数解析方法都能在生成函数的国度里发挥效用,而在函数中培养的技术也能活用在数列的研究中。」
我边听着米尔迦说话,边担心别的事情。在计算无穷级数的时候,变更和的顺序不是不太好吗?米尔迦……这真的没问题吗?
「不清楚说明条件的话确实不好,不过这次就不要计较了,把使用生成函数发现的东西当成秘密,改用数学归纳法证明得出的一般项不就可以了。」
米尔迦爽快地回答。
……在展开长长的算式时,
使用生成函数这个重要的手段,
是为了要表示最初找出这个等式的方法,
——高德纳『TheArtofComputerProgramming』[22]
第5章算术平均数与几何平均数的关系
一切创造的喜悦,
都在可能立即消失的边缘在线上徘徊。
——霍夫斯塔特『メタマジック×ゲーム』[5]
5.1在『学仓』
隔天。
放学后,我急忙走在校园的树荫道中,一