斐波那契数列的特殊性质

因为fibnacci数列太神奇了,性质非常多而且值得推导研究,记录一篇笔记并且慢慢扩展补充,希望能有所收获。

定义

             斐波那契数列的定义者,是意大利数学家莱昂纳多·斐波那契(Leonardo Fibonacci),生于公元1170年,卒于1250年,籍贯是比萨。他被人称作“比萨的莱昂纳多”。

性质

  1. fibnacci数列的递推:
         f i b [ n ] = f i b [ n − 1 ] + f i b [ n − 2 ] fib[n]=fib[n-1]+fib[n-2] fib[n]=fib[n1]+fib[n2]

  2. 数学通项公式(比内公式)
        fib[n]= 1 5 \frac{1}{\sqrt{5}} 5 1 [ ( 1 + 5 2 ) n − ( 1 − 5 2 ) n ] [ (\frac{1+\sqrt5}{2} )^{n} – ({\frac{1-\sqrt5}{2}})^{n} ] [(21+5 )n(215 )n]

  3. fibnacci数列的第n项与第m项的最大公约数等于第 (n与m的最大公约数)项的值
         g c d ( f i b [ n ] , f i b [ m ] ) = f i b ( g c d ( n , m ) ) gcd( fib[n], fib[m] ) = fib( gcd(n,m) ) gcd(fib[n],fib[m])=fib(gcd(n,m))

    详细证明和使用,结合洛谷P1306-斐波那契公约数这篇题解理解使用即可。

  1. fibnacci数列前n项和等于数列第n+2项的值减1
    求和公式的扩展,证明可以直接用高中的归纳法。
         ∑ 1 n f i b [ i ] \sum^{n}_{1}fib[i] 1nfib[i] = f i b [ n + 2 ] − 1 =fib[n+2]-1 =fib[n+2]1

  2. 平方与前后项
         f i b [ n ] 2 − f i b [ n + 1 ] ∗ f i b [ n − 1 ] = ( − 1 ) n − 1 {fib[n]^{2}-fib[n+1]*fib[n-1]={(-1)}^{n-1}} fib[n]2fib[n+1]fib[n1]=(1)n1

  3. 平方前缀和
         ∑ 1 n f i b [ i ] 2 = f i b [ n ] ∗ f i b [ n + 1 ] \sum^{n}_{1}{fib[i]}^{2}=fib[n]*fib[n+1] 1nfib[i]2=fib[n]fib[n+1]

  4. fibnacci数列与连分数与黄金分割
    对于 x = 1 1 + x x=\frac{1}{1+x} x=1+x1,初始值x=1,把当前的计算结果继续带入这个式子,可以得到:
    1 1 = 1 1 \frac{1}{1}=\frac{1}{1} 11=11
    1 1 + 1 = 1 2 \frac{1}{1+1}=\frac{1}{2} 1+11=21
    1 1 + 1 1 + 1 = 2 3 \frac{1}{\frac{}{1+\frac{1}{1+1}}}=\frac{2}{3} 1+1+111=32
    1 1 + 1 1 + 1 1 + 1 = 3 5 \frac{1}{ 1+\frac{1}{\frac{}{1+\frac{1}{1+1}}} }=\frac{3}{5} 1+1+1+1111=53

    显然每一项的结果都是fibnacci数列的相邻两项的商,最终的结果越来越趋近黄金分割率 5 − 1 2 \frac{\sqrt{5}-1}{2} 25 1

    原文作者:yingyingying002
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_43718271/article/details/108895675
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