斐波那契数列
在模考中,斐波那契(Fibonacci)数列常常作为一种新定义的题型出现.下面整理了一些斐波那契数列的性质,并给出相对易于在考场上推导出来的证明.
定义
定义数列 满足
称此数列为 斐波那契数列 或 兔子数列,它的前几项为
性质
以下 .
直接推论
递推式 ()是推导斐波那契数列绝大部分性质的根本.
性质 1.1
,.
证明
.( 是左式(Left hand side)的意思.)
性质 1.2
,.
证明
.
性质 1.3
,.
证明
整理得 ,显然成立.
有关求和的性质
一般可通过 数学归纳法 证明.
性质 2.1
.
证明
当 时,,则 成立.假设命题对 ()成立,则
故命题对 也成立.因此,由数学归纳法知, 命题成立.
性质 2.2
.
证明
- 数学归纳法
- 直接证明
当 时, 显然成立.假设命题对 ()命题成立,则
即 ,故命题对 也成立.因此,由数学归纳法知, 命题成立.
由于 ,(规定 ),相加得
性质 2.3
.
证法与性质 2.2 类似,可以自行推导一下.
性质 2.4
.
数学归纳法,,不再赘述.
性质 2.5
.
证明
数学归纳法. 时,由于 ,故 成立.假设命题对 成立,则
故 时命题也成立.因此,命题对 成立.
同理可证
性质 2.6
.
证明
数学归纳法. 时,由于 ,故 成立.假设命题对 成立,则
故命题对 也成立.因此,命题对 成立.
下标有数量关系的性质
以下 .
性质 3.1
,.
证明
假设 为常数, 为变量(主元法),则
一直递推下去可得
性质 3.1'
.
性质 3.2 至 3.4 是性质 3.1 和性质 3.1' 的直接推论,性质 3.5 是性质 3.4 的直接推论,证明是显然的.
性质 3.2
.
性质 3.3
,.
性质 3.4
,.
性质 3.5
,.
性质 3.6
,.
证明
数学归纳法. 时有 成立.假设命题对 成立,则对 有
故命题对 成立,进而 ,命题成立.
性质 3.7
.
证明
由性质 3.6 知
两式相加得
即