【斐波那契数列通项公式求解】

【斐波那契数列通项公式求解】斐波那契数列通项公式求解

斐波那契数列,又称黄金分割数列,数学家莱昂纳多·斐波那契以兔子繁殖为例子而引入,故又称为“兔子数列”,该数列在数学上定义为

 

前几项为:

1,1,2,3,5,8,13,21,34

斐波那契数列的通项公式为

 

通项公式推导如下:

方法一:构造等比数列

设常数r和s满足

 

 

则r和s满足如下条件

 

由韦达定理知,r和s为一二次方程x2−x−1=0的两个根,不妨令

 

当n≥3时,有

 

 

上式共n−2个式子,累乘得

 由于,所以有

 

 将Fn−1,Fn−2直到F3按照上述递推关系式进行展开有

 

可见Fn是首项为,公比为,末项为的等比数列求和,根据等比数列求和公式有

 

将r和s代入得斐波那契数列的通项公式Fn为

 

 

方法二:矩阵法

由斐波那契数列定义知,当n≥3时有

 

写成矩阵形式为

 

于是,可得如下关系式

 

其中矩阵A为

  

则原问题变为求解矩阵A的次方问题。

首先,可求得矩阵A的特征值为

 

且λ₁λ₂=−1,对应的特征向量为

因此矩阵P

 可使矩阵A对角化,即

于是

因此

将矩阵P和Λ代入得

因此

同样求出斐波那契数列通项公式为

其他求解方法还有如特征方程、母函数法等等,在此不做过多介绍。

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编程小号
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