斐波那契数列简单性质

计数性质

  • (F_i=F_{i-1}+F_{i-2})

  • (sum^{n}_{i=1}F_i=F_{n+2}-F_2)

    证明:

    • (n=1)时,(F_3-F_2=F_1)显然成立。

    • (n=2)时,(F_4-F_2=F_3+F_2-F_2=F_1+F_2),成立。

    • (n=k-1)时,由公式得:

    • [sum^{k-1}_{i=1}F_i=F_{k+1}-F_2 ]

    • 同加(F_k):

    • [sum^{k}_{i=1}F_i=F_{k+1}-F_2+F_k=F_{k+2}-F_2 ]

    证毕。  
    事实上,这个规律对广义斐波那契数列同样成立。

  • 对于一个广义斐波那契数列(f),有:

    [f_n=f_1 imes F_{n-2}+f_2 imes F_{n-1} ]

    证明:

    • (n=1,n=2)时显然成立。
    • (n=k-1)时,由公式得:
    • [f_{k-1}=f_1 imes F_{k-3}+f_2 imes F_{k-2} ]

    • [f_{k-2}=f_1 imes F_{k-4}+f_2 imes F_{k-3} ]

    • [f_{k}=f_{k-1}+f_{k-2}=f_1 imes F_{k-3}+f_2 imes F_{k-2}+f_1 imes F_{k-4}+f_2 imes F_{k-3}\=f_1 imes (F_{k-3}+F_{k-4})+f_2 imes (F_{k-2}+F_{k-3})=f_1 imes F_{k-2}+f_2 imes F_{k-1} ]

    证毕。

  • (sum_{i=1}^n F_i^2=F_n imes F_{n+1})
    证明:

    • [F_n imes F_{n+1}=F_n imes F_n+F_n imes F_{n-1} ]

    • 左右抵消可得:
    • [sum_{i=1}^{n-1} F_i^2=F_{n-1} imes F_{n} ]

    • 化归可得:
    • [F_1=F_1 imes F_2 ]

  • 即当(F_2=1)时上式成立

  • (F_1+F_3+F_5+dots+F_{2n-1}=F_{2n})
    证明:

    • [F_{2n}=F_{2n-1}+F_{2n-2} ]

    • 左右抵消可知:
    • [F_1+F_3+F_5+dots+F_{2n-3}=F_{2n-2} ]

    • 化归可得:
    • [F_1=F_2 ]

    • 即当(F_1=F_2)时上式成立
  • (F_2+F_4+F_6+dots+F_{2n}=F_{2n+1}-F_1)
    证明:

    • 同上。
    • 即当(F_2=F_3-F_1)时上式成立。
  • (F_n=F_m imes F_{n-m+1}+F_{m-1} imes F_{n-m}(n>=m))
    证明找规律

    • [F_n=F_{n-1}+F_{n-2}=F_{n-2}+F_{n-3}+F_{n-3}+F_{n-4}\=3F_{n-3}+2F_{n-4}=F_4 imes F_{n-3}+F_3 imes F_{n-4} ]

数论性质

  • (gcd(F_n,F_{n-1})=1)
    证明:
    • (a=gcd(F_n,F_{n-1}) eq1),有: (amid F_n,a|F_{n-1})。所以有(amid F_{n-2}),以此类推则(a|1),所以假设不成立。
  • (gcd(F_n,F_m)=F_{gcd(n,m)})
    证明:
    • [gcd(F_{n},F_{m})=gcd(F_{n-m+1} imes F_{m}+F_{n-m} imes F_{m-1},F_m\=gcd(F_{n-m} imes F_{m-1},F_m)=gcd(F_{n-m},F_{m}) ]

    • 由辗转相除可知:
    • [gcd(F_n,F_m)=F_{gcd(n,m)} ]

  • (nmid m Leftrightarrow F_n|F_m)
    证明:
    • (nmid m),(gcd(F_n,F_m)=F_{gcd(n,m)}=F_n,F_nmid F_m)
    • (F_nmid F_m),(gcd(F_n,F_m)=F_{gcd(n,m)}=F_n),(gcd(n,m)=n,nmid m)
原文地址:https://www.cnblogs.com/clover4/p/12831116.html