想必斐波那契数列大家是十分熟悉的, 毕竟我们都知道它的递推公式
f[0]=0
f[1]=1
f[i]=f[i−1]+f[i−2] i>=2
但是本文将要解释斐波那契的通项公式。
先上结论:
fi=ϕi−ˆϕi√5=⌊ϕi√5+12⌋
数学归纳法证明:
f0=ϕ0−ˆϕ0√5=1−1√5=0
f1=ϕ1−ˆϕ1√5=(1+√5−(1−√5))∗12√5=1
若fi−1和fi−2成立,
fi=ϕi−1−ˆϕi−1√5+ϕi−2−ˆϕi−2√5
提公因式,得
= 1√5[ϕi−2(ϕ+1)−ˆϕi−2(ˆϕ+1)]
因为ϕ和ˆϕ是方程x2=x+1的两根,
因此
原式 = 1√5[ϕi−2ϕ2+ˆϕi−2ˆϕ2]=ϕi−ˆϕi√5
可以发现|ˆϕ|<1,
|ˆϕi|√5<1√5<12
分类讨论:
1.若|ˆϕi|√5>0
斐波那契数列每一项必为整数,
因此ϕi−ˆϕi√5为整数, 且小数部分<0.5
因此ϕi√5+12后不会进位,下取整后得到正确答案.
2.若|ˆϕi|√5<0
同理,可知
ϕi−ˆϕi√5小数部分>0.5
因此ϕi√5+12后会进位,下取整后得到正确答案.
证毕.