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斐波那契数列及其计算

最编程 2024-04-18 19:44:22
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Fibonacci 数列及其计算方法

斐波那契数列(Fibonacci sequence),又称黄金分割数列,这个数列最早是由印度数学家提出来的。不过更多的人学习到这个数列是因为意大利数学家列昂纳多·斐波那契(Leonardoda Fibonacci)和他的《Liber Abaci》一书。在这本书中,列昂纳多·斐波那契以兔子繁殖为例子引出了这个序列,因此这个序列又称为“兔子数列”。
这个序列的前几项是这样的: 0,1,1,2,3,5,8,13,21,34,
在数学上,斐波纳契数列以如下被以递归的方法定义:

F(0)=0F(1)=1F(n)=F(n1)+F(n2) ,(n2,nN)

Fibonacci 数列的通项公式

Fibonacci 数列除了递归形式之外,当然还可以写出通项公式。下面就来算算 F(n)

F(n)=F(n1)+F(n2)

是典型的线性差分方程,可以用经典的待定系数法来解,当然也可以用 Z 变换解。考虑到不是每个人都学过 Z 变换,这里就给个最基本的待定系数法。假设 F(n)=C×Wn C W 是两个待定系数,那么有:
Wn=Wn1+Wn2

化简一下,得到:
W2=W+1

很显然, W 有两个解:
W1=1520.618,W2=1+521.618

那么 F(n)=C1Wn1+C2Wn2 也满足 F(n)=F(n1)+F(n2)
C1,C2 可以通过起始条件来确定。

F(0)=0=C1+C2F(1)=1=C1W1+C2W2

这是一个简单的二元一次方程,计算后可以得到:
C1=55,C2=55

所以: