斐波那契 —— 矩阵形式推导

https://blog.csdn.net/lanchunhui/article/details/50569311

1. 矩阵形式的通项

(Fn+2Fn+1)=(1,11,0)(Fn+1Fn)

不妨令:A=(1,11,0),F1=1,F0=0,证明,An=(Fn+1,FnFn,Fn1),采用数学归纳法进行证明,A1=(F2,F1F1,F0),显然成立,

An+1=AnA=(Fn+1,FnFn,Fn1)(1,11,0)=(Fn+2,Fn+1Fn+1,Fn)

2. 偶数项和奇数项

因为 An=(Fn+1,FnFn,Fn1),则有:

A2m=(F2m+1,F2mF2m,F2m1)=AmAm=(Fm+1,FmFm,Fm1)(Fm+1,FmFm,Fm1)=(Fm+12+Fm2,Fm(Fm+2Fm1)Fm(Fm+2Fm1),Fm2+Fm12)

所以有:

F2m+1=Fm+12+Fm2F2m=Fm(Fm+2Fm1)

3. 矩形形式求解 Fib(n)

因为涉及到矩阵幂次,考虑到数的幂次的递归解法:

  • n 为奇数:n=2k+1
    • Fn=F2k+1=Fk+12+Fk2
    • Fn+1=F2k+2=Fk+1(Fk+1+2Fk)
  • n 为偶数:n=2k
    • Fn=F2k=Fk(Fk+2Fk1)=Fk(Fk+2(Fk+1Fk))
    • Fn+1=F2k+1=Fk+12+Fk2

4. Python

def fib(n):

    if n > 0:
        f0, f1 = fib(n // 2)
        if n % 2 == 1:
            return f0**2+f1**2, f1*(f1+2*f0)
        return f0*(f0+2*(f1-f0)), f0**2+f1**2
    return 0, 1


if __name__ == '__main__':
    print([fib(i)[0] for i in range(10)])
原文地址:https://www.cnblogs.com/mtcnn/p/9420942.html