定义
斐波那契数列是指这样一个数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89……这个数列从第3项开始 ,每一项都等于前两项之和。
由来
在数学历史上,欧洲黑暗时期过后,第一位有影响的数学家是斐波那契(L.Fibonacci,1170一1250)。他早年就随其父在北非师从阿拉伯人学习算学,后又游历地中海沿岸诸国,回意大利后写成《算经[xq2] 》,也翻译成《算盘书》。这部很有名的著作主要是一些源自古代中国、印度和希腊的数学问题的汇集,内容涉及整数和分数算法、开方法、二次和三次方程以及不定方程。特别是,在1228年的《算经》修订版上载有如下“兔子问题”:3
如果每对兔子(一雄一雌)每月能生殖一对小兔子(也是一雄 一[xq3] 雌,下同),每对兔子第一个月没有生殖能力,但从第二个 月[xq4] 以后便能每月生一对小兔子.假定[xq5] 这些兔子都没有死亡现象,那么从第一对刚出生的兔子开始,12 个月以后会有多少 对[xq6] 兔子呢? 解释说明为:一个月[xq7] :只有一对兔子;第二个月: 仍然只有一对兔子;第三个月:这对兔子生了一对小兔子, 共有 1+1=2 对兔子.第四个月[xq8] :最初的一对兔子又生一对兔 子,共有 2+1=3 对兔子.则由第一个月到第十二个月兔子的 对数分别是:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144, ……,后 人[xq9] 为了纪念提出兔子繁殖问题的斐波纳契, 将这个兔子数 列[xq10] 称为斐波那契数列, 即把 1,1,2,3,5,8,13,21,34……这样的数列称为斐波那契数列。4
通项公式
递推公式
斐波那契数列:1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89…… ,以如下被以递归的方法定义:从第三项开始,每一项都等于前两项之和,显然这是一个线性递推数列。
通项公式内容
⑴
如上,又称为“比内公式”,是用无理数表示有理数的一个范例。且由上式得到的值必为正整数。5
注:此时
⑵
通项公式推导
(1)方法一:利用特征方程(线性代数解法)
线性递推数列的特征方程为:
解得:
则:
由公式
得:
解得
(2)方法二:待定系数法构造等比数列1(初等代数解法)
设常数,
使得
则
时,有:
联立以上个式子,得:
上式可化简得:
那么:
(这是一个以为首项、以
为末项、
为公比的等比数列的各项的和)。
, 的解为
,
则
(3)方法三:待定系数法构造等比数列(初等代数解法)
设
得
构造方程
解得
所以:
由(1)、(2)式得:
令:
化简可得:
(4)方法四:母函数法
对于斐波那契数列,有:
(
)
令
那么有:
因此.
不难证明:
因此
再利用展开式
于是就可以得
其中
因此可以得到:
特性
平方与前后项
从第二项开始(构成一个新数列,第一项为1,第二项为2,……),每个偶数项的平方都比前后两项之积多1,每个奇数项的平方都比前后两项之积少1。
如:第二项 1 的平方比它的前一项 1 和它的后一项 2 的积 2 少 1,第三项 2 的平方比它的前一项 1 和它的后一项 3 的积 3 多 1。
(注:奇数项和偶数项是指项数的奇偶,而并不是指数列的数字本身的奇偶,比如从数列第二项 1 开始数,第 4 项 5 是奇数,但它是偶数项,如果认为 5 是奇数项,那就误解题意,怎么都说不通)
证明经计算可得:
与集合子集数量的关系
斐波那契数列的第n+2项同时也代表了集合中所有不包含相邻正整数的子集个数。
奇数项求和
来源: 百度百科
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