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斐波那契数列的通项公式是什么 及推导过程(斐波那契数列的通项公式推导方法)

斐波那契数列的通项公式是什么 及推导过程(斐波那契数列的通项公式推导方法)

更新时间:2024-02-14 11:54:23

斐波那契数列的通项公式是什么 及推导过程

斐波那契数列的通项公式是: F_n=F_{n-1}+F_{n-2},其中 F_1=F_2=1。

这个公式的推导过程有很多种,其中一种是通过特征方程/特征根法、生成函数/母函数法、矩阵对角化法等等方法进行推导。但是这些方法需要很多其他知识的铺垫,理解起来不是很清晰。现在我们从零开始推导一下它的通项公式,便于大家记忆(zhuang):

二阶递推化为一阶递推。首先, a_n=a_{n-1}+a_{n-2}(式1)。

构造等差数列 a_n=a_{n-1}+d和等比数列 a_n=qa_{n-1}(式2)。

由式1和式2可知, a_n=qa_{n-1}+(q-1)a_{n-2}+(q-1)^2a_{n-3}+cdots +q^na_1+q^{n-1}a_0。

对于任意正整数k,有 a_k=q^ka_{k-1}+(q-1)^k(a_{k-2}+a_{k-3}+cdots +a_1+a_0)。

令 c_k=q^k,则有 a_k=c_ka_{k-1}+(c_k-1)(a_{k-2}+a_{k-3}+cdots +a_1+a_0)。

由归纳假设可得:当 nge k+1时,有 a_n=c_n(a_{n-1}+a_{n-2})+(c_n-1)(a_{n-3}+cdots +a_1+a_0)。

将式6代入式5中,得: a_n=(c_n-1)(a_{n-1}+a_{n-2})+(c_n-1)^2(a_{n-3}+cdots +a_1+a_0)+ cdots +(c_nk)(a_{k-1}+a_{k-2})+c_n^ka_0。

当 nge k+1时,有 a_n=f(a_{n-1},a_{n-2}, cdots , a_1, a_0),其中 f(x_0,x_1,cdots ,x_{n-2},x_{n-1})为一个关于 x_0,x_1,cdots ,x_{n-2},x_{n-1}的多项式。

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