Yleistetyt Fibonacci-luvut

Fibonacci-luvut muodostavat rekursiolla määritellyn sekvenssin

kokonaisluvulle . _

Eli kahdesta alkuarvosta alkaen jokainen luku on yhtä suuri kuin kahden edellisen summa.

Fibonacci-sekvenssiä on tutkittu laajasti ja yleistetty monin tavoin, kuten aloittamalla sekvenssi muilla luvuilla kuin 0 tai 1 tai lisäämällä enemmän kuin kaksi edeltävää numeroa seuraavan luvun muodostamiseksi. Tässä artikkelissa kuvataan erilaisia ​​Fibonacci-lukujen laajennuksia ja yleistyksiä.

Laajennus negatiivisiin lukuihin

Jos käytät rekursiota , voit laajentaa Fibonacci-luvut negatiivisiksi luvuiksi. Saamme:

... −8, 5, −3, 2, −1, 1, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, ...

yleisellä termillä kaava .

Katso myös Negafibonacci - numerot .

Laajennus reaali- ja kompleksilukuihin

On monia mahdollisia yleistyksiä, jotka laajentavat Fibonacci-luvut reaalilukuihin (ja joskus kompleksilukuihin ). Ne käyttävät kultaista suhdetta φ ja perustuvat Binet'n kaavaan

Analyyttinen toiminto

on ominaisuus, että parillisille kokonaisluvuille n [1] . Samoin analyyttisen toiminnon osalta

pätee kaikkiin parittoihin kokonaislukuihin n .

Yhdistämällä kaikki saamme analyyttisen funktion

jolle pätee kaikki kokonaisluvut n [2] .

Koska kaikille kompleksiluvuille z , tämä funktio antaa myös Fibonacci-sekvenssin laajennuksen koko kompleksitasolle. Näin ollen voimme laskea yleisen Fibonacci-funktion kompleksiselle muuttujalle, esim.

Vector tila

Termiä Fibonacci-sekvenssi voidaan soveltaa mihin tahansa funktioon g , joka kuvaa kokonaislukumuuttujan johonkin kenttään, jolle . Nämä funktiot ovat täsmälleen muodon funktioita , joten Fibonacci-sekvenssit muodostavat vektoriavaruuden, jonka perusta on funktiot ja .

Mikä tahansa Abelin ryhmä (jota pidetään Z - moduulina ) voidaan ottaa funktion g alueeksi . Sitten Fibonacci-sekvenssit muodostavat 2-ulotteisen Z - moduulin.

Samanlaisia ​​kokonaislukujonoja

Kokonaisluku Fibonacci-sekvenssit

Fibonaccin kokonaislukujen sekvenssien 2-ulotteinen Z -moduuli koostuu kaikista kokonaislukujonoista, jotka täyttävät suhteen . Ilmaistuna kahdella ensimmäisellä alkuarvolla saamme

missä φ on kultainen suhde.

Kahden peräkkäisen elementin välinen suhde konvergoi kultaiseen leikkaukseen, paitsi siinä tapauksessa, että sekvenssi koostuu nollista ja sarjoista, joissa kahden ensimmäisen ehdon suhde on yhtä suuri .

Sarja voidaan kirjoittaa muodossa

jossa jos ja vain jos . Tässä muodossa yksinkertaisin ei-triviaali esimerkki on ja tämä sarja koostuu Lucas-luvuista :

Meillä on ja . Esitetty:

Mikä tahansa ei-triviaali Fibonaccin kokonaislukujen sekvenssi (mahdollisesti äärellisen määrän paikkojen siirron jälkeen) on yksi Wythoff-taulukon riveistä . Itse Fibonacci-sekvenssi on ensimmäinen rivi ja siirretty Lucas-sekvenssi on toinen rivi [3] .

Katso myös Fibonacci-lukujen sekvenssit modulo n .

Luke sekvenssit

Toinen Fibonacci- sekvenssien yleistys ovat Lucas-sekvenssit , jotka määritellään seuraavasti:

, , ,

jossa tavallinen Fibonacci-sekvenssi on erikoistapaus ja . Toinen Luke-sekvenssi alkaa , . Tällaisilla sarjoilla on sovelluksia lukuteoriassa ja primaliteettitestauksessa .

Siinä tapauksessa, kun , tätä sekvenssiä kutsutaan P -Fibonacci-sekvenssiksi . Esimerkiksi Pell-sekvenssiä kutsutaan myös Fibonacci 2 -sekvenssiksi .

3-Fibonacci-sekvenssi

0, 1, 3, 10, 33, 109, 360, 1189, 3927, 12970, 42837, 141481, 467280, 1543321, 5097243, 5097243, 168350620, 168350620, 168350620, 390, 390, 390 , 3950

4-Fibonacci-sekvenssi

0, 1, 4, 17, 72, 305, 1292, 5473, 23184, 98209, 416020, 1762289, 7465176, 31622993, peräkkäin 133957148, 133957148, 133957148, 133957148, 405, 405, 405, 405, 405, 407 , 405

5-Fibonacci-sekvenssi

1 _ _ _

6-Fibonacci-sekvenssi

0, 1, 6, 37, 228, 1405, 8658, 53353, 328776, 2026009, 12484830, 76934989, 474094764, 29215094764, 29215094764, 29215094764, 29215094764, 29215094764, 29215094764, 6 29215035021 6

n -Fibonacci-vakio on arvo, johon n - Fibonacci-sekvenssinvierekkäisten lukujen suhdeSitä kutsutaan myös arvometallin n -suhteeksi ja se on yhtälön ainoa positiivinen juuri. Esimerkiksi siinä tapauksessa,että vakio on, tai kultaleikkaus , ja josvakio on 1 + 2 , tai hopealeikkaus . Yleisessä tapauksessa n - vakio on.

Yleisessä tapauksessa sitä voidaan kutsua - Fibonacci -sekvenssiksi tai sitä voidaan kutsua Lucas -sekvenssiksi .

(1,2)-Fibonacci-sekvenssi

01 _ _ _

(1,3)-Fibonacci-sekvenssi

sekvenssi A006130 OEIS : ssä

(2,2)-Fibonacci-sekvenssi

2 _ _ _

(3,3)-Fibonacci-sekvenssi

0, 1, 3, 12, 45, 171, 648, 2457, 9315, 35316, 133893, 507627, 1924560, 7296561, 276663363, 104879772, 397629405, 1507527531 , 5715470808

Korkealuokkaiset Fibonacci-luvut

Fibonacci-sekvenssi, jonka kertaluku on n , on kokonaislukujen sarja, jossa jokainen alkio on edellisen n elementin summa (lukuun ottamatta sekvenssin n ensimmäistä alkiota ). Tavalliset Fibonacci-luvut ovat luokkaa 2. Tapaukset ja ne tutkitaan huolellisesti. Ei-negatiivisten kokonaislukujen kertoimien lukumäärä enintään n :n osiin on Fibonaccin luokkaa n . Enintään n peräkkäistä nollaa sisältävien merkkijonojen lukumäärän 0 ja 1, joiden pituus on m , seuraaja on myös Fibonaccin luokkaa n .

Mark Barr tutki näitä sekvenssejä, niiden termisuhderajoja ja niiden termisuhderajoja vuonna 1913 [4] .

Tribonaccin numerot

Tribonacci-luvut ovat samanlaisia ​​kuin Fibonacci-luvut, mutta kahden ennalta määritellyn luvun sijasta sarja alkaa kolmella numerolla, ja jokainen seuraava termi on kolmen edellisen summa:

0 , 0 , 1 , 1 , 2 , 4 , 7 , 13 , 24 , 44 , 81 , 149 , 274 , 504 , 927 , 1705 , 3136 , 5768 , 3136 , 5768 , 10609 , 30 , 0 6 5 013 , 3 6 0 9 13

Tribonaccin vakio

sekvenssi A058265 OEIS : ssä

on arvo, johon kahden vierekkäisen tribonacci-luvun suhde pyrkii. Luku on polynomin juuri ja täyttää myös yhtälön . Tribonacci-vakio on tärkeä snub- kuution tutkimuksessa .

Tribonacci -vakion käänteisluku suhdelukuna ilmaistuna voidaan kirjoittaa seuraavasti:

Tribonacci-luvut saadaan myös kaavalla [5]

,

jossa ⌊ • ⌉ tarkoittaa lähintä kokonaislukua ja

. Tetranacci-luvut

Tetranacci-luvut alkavat neljällä ennalta määritetyllä termillä, ja jokainen seuraava termi lasketaan sarjan neljän edellisen termin summana. Ensimmäiset tetranacci-luvut:

0,0,0,1,1,2,4,8,15,29,56,108,208,401,773,1490,2872,5536,10671,20569,39648,76424,147312,283953,147312,283953 , _5 _3_7 _5 _ _ _ (sekvenssi A000078 OEIS : ssä )

Tetranacci-vakio on arvo, johon tetranacci-sekvenssin vierekkäisten jäsenten suhde pyrkii. Tämä vakio on polynomin juuri ja on suunnilleen yhtä suuri kuin 1,927561975482925 A086088 ja täyttää yhtälön .

Tetranacci-vakio ilmaistaan ​​radikaaleina [6]

missä

Korkeammat tilaukset

Pentanaccien (5. kertaluokka), heksanaccien (6. kerta) ja heptanaccien (7. kerta) lukumäärät laskettiin.

Pentaccin numerot (5. kertaluokka):

0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 31, 61, 120, 236, 464, 912, 1793, 3525, 6930, 13624, ... OEIS - sekvenssi A001591

Hexanacci-luvut (6. kertaluokka):

0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 248, 492, 976, 1936, 3840, 7617, 15109, ... OEIS - sekvenssi A001592

Heptanacci-luvut (7. kertaluokka):

0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 127, 253, 504, 1004, 2000, 3984, 7936, 15808, ... OEIS8 sekvenssi91221

Octacci-luvut (8. kertaluokka):

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 255, 509, 1016, 2028, 4048, 8080, 16128, ... A079262 OEIS : ssä

Nonacci-luvut (9. järjestys):

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 511, 1021, 2040, 4076, 8144, 16272,. .sekvenssi A104144 OEIS : ssä

N -nacci-sekvenssin peräkkäisten termien suhteen raja pyrkii yhtälön juureen ( A103814 , A118427 , A118428 ).

Vaihtoehtoinen rekursiivinen kaava kahden peräkkäisen n -nacci -luvun r -suhteen rajalle

.

Erikoistapaus on perinteinen Fibonacci-sekvenssi ja antaa kultaisen leikkauksen .

Yllä olevat suhdekaavat pätevät mielivaltaisista luvuista luoduille n -nacci-sekvensseille. Tämän suhteen raja on 2, koska n pyrkii äärettömään. Numerojonon "äärettömästi-nacci", jos yrität kuvata sitä, pitäisi alkaa äärettömällä määrällä nollia, jonka jälkeen pitäisi olla sekvenssi

[..., 0, 0, 1,] 1, 2, 4, 8, 16, 32, …,

eli yksinkertaisesti kahden potenssit.

Minkä tahansa sekvenssin raja on r - ominaisuusyhtälön positiivinen juuri [6]

Juuri r on välissä . Karakterikaavayhtälön negatiivinen juuri on välillä (−1, 0), jos n on parillinen. Tällä juurilla ja jokaisella ominaisyhtälön kompleksisella juurella on moduuli [6] .

Sekvenssi minkä tahansa [6] positiiviselle juurille r

Karakteriyhtälöllä ei ole ratkaisua radikaalien suhteen, jos [6] .

n -nacci-sekvenssin k -s alkio saadaan kaavalla

missä ⌊ • ⌉ tarkoittaa lähintä kokonaislukua ja r on n -nacci-vakio, joka on lähimpänä lukua 2 oleva juuri [7] .

Kolikonheitto- ongelma liittyy n - nacci-sekvenssiin. Todennäköisyys, että hännät eivät esiinny n kertaa peräkkäin m ideaalikolikon heitoissa on [ 8] .

Fibonaccin sana

Analogisesti numeerisen analogin kanssa, sana Fibonacci määritellään seuraavasti

jossa + tarkoittaa kahden merkkijonon ketjutusta. Fibonacci-merkkijonosarja alkaa

b, a, ab, aba, abaab, abaababa, abaababaabaab, … OEIS - sekvenssi A106750

Kunkin Fibonacci-merkkijonon pituus on yhtä suuri kuin Fibonacci-luku ja jokaiselle Fibonacci-luvulle on Fibonacci-merkkijono.

Fibonacci - merkkijonot osoittautuvat huonoimman tapauksen syötteiksi joillekin algoritmeille .

Jos "a" ja "b" edustavat kahta eri materiaalia tai atomisidoksen pituutta, Fibonacci-merkkijonoa vastaava rakenne on Fibonaccin kvasikide , ei-jaksollinen kvasikiderakenne , jolla on epätavalliset spektriominaisuudet .

Taitetut Fibonacci-sekvenssit

Taitettu Fibonacci-sekvenssi saadaan soveltamalla laskosoperaatiota Fibonacci -sekvenssiin yhden tai useamman kerran. Määritä [9] :

ja

Ensimmäiset jaksot

r = 1: 0, 0, 1, 2, 5, 10, 20, 38, 71, ... A001629 . r = 2: 0, 0, 0, 1, 3, 9, 22, 51, 111, ... A001628 . r = 3: 0, 0, 0, 0, 1, 4, 14, 40, 105, ... A001872 .

Sekvenssit voidaan laskea käyttämällä rekursiivista kaavaa

r: nnen konvoluution generoiva funktio on

Sekvenssit liittyvät Fibonaccin polynomien sekvenssiin relaatiolla

missä on rth johdannainen . Vastaavasti on kerroin, kun se laajennetaan valtuuksien summana .

Ensimmäinen konvoluutio voidaan kirjoittaa Fibonaccin ja Lucasin lukujen avulla

ja tyydyttää toistuvuussuhteen

Samanlainen lauseke löytyy arvolle r > 1 , ja sen monimutkaisuus lisääntyy r :n kasvaessa . Numerot ovat Hosoyan kolmion rivien summia .

Kuten Fibonacci-lukujen kohdalla, näille sekvensseille on olemassa joitain kombinatorisia tulkintoja. Esimerkiksi kuinka monta tapaa kirjoittaa n − 2 numeroiden 0, 1 ja 2 järjestetyksi summaksi, jossa 0:ta käytetään tasan kerran. Erityisesti ja vastaavasti 4 - 2 = 2 voidaan kirjoittaa 0 + 1 + 1 , 0 + 2 , 1 + 0 + 1 , 1 + 1 + 0 , 2 + 0 . [kymmenen]

Muut yleistykset

Fibonacci-polynomit ovat toinen Fibonacci-lukujen yleistys.

Padovan-sekvenssi muodostuu toistumisrelaatiosta .

Satunnainen Fibonacci-sekvenssi voidaan määritellä kolikon heittelyksi sekvenssin jokaiselle asemalle n ja valinnaksipäiden jahännojen tapauksessa. Furstenbergin ja Kestenin työn mukaan tämä sarja kasvaa lähes varmasti eksponentiaalisesti vakionopeudella. Kasvuvakion laski vuonna 1999 Diwakar Viswanath, ja se tunnetaan nimellä " Viswanath-vakio ".

Repfigit eli Keithin luku on kokonaisluku, joka saadaan Fibonacci-sekvenssistä alkaen numerosarjasta, joka edustaa luvun numerosarjaa. Esimerkiksi numerolle 47 Fibonacci-sekvenssi alkaa numeroilla 4 ja 7 ja sisältää luvun 47 kuudentena terminä ( (4, 7, 11, 18, 29, 47) ). Valaan numero voidaan saada tribonacci-sarjana, jos se sisältää 3 numeroa, tetranacci-sekvenssinä, jos numero sisältää 4 numeroa jne. Valaan ensimmäiset numerot ovat:

14, 19, 28, 47, 61, 75, 197, 742, 1104, 1537, 2208, 2580, 3684, 4788, 7385, 7647, 7909, ... OEIS - sekvenssi A007629

Koska relaatiota tyydyttävä sekvenssijoukko suljetaan elementtikohtaisesti yhteenlaskettaessa ja kertomalla vakiolla, sitä voidaan pitää vektoriavaruutena . Jokainen tällainen sekvenssi määräytyy yksiselitteisesti kahden elementin valinnalla, joten vektoriavaruus on kaksiulotteinen. Jos merkitsemme tällaista sarjaa (sarjan kahdella ensimmäisellä termillä), Fibonacci-luvut ja siirtyneet Fibonacci-luvut ovat tämän avaruuden kanoninen perusta

kaikille sellaisille sekvensseille S . Esimerkiksi, jos S on Lucasin sekvenssi 2, 1, 3, 4, 7, 11, ... , meillä on

.

N -generoitu Fibonacci-sekvenssi

Voimme määritellä N - generoidun Fibonacci-sekvenssin (jossa N on positiivinen rationaalinen luku).

Jos

missä P r on r :s alkuluku, määrittelemme

Jos , oletamme , ja tapauksessa , oletamme .

Jakso N OEIS- sekvenssi
Fibonaccin sekvenssi 6 A000045
Pell-sekvenssi 12 A000129
Jacobsthal-sekvenssi kahdeksantoista A001045
Tribonaccin sekvenssi kolmekymmentä A000073
Tetranacci-sekvenssi 210 A000288
Padovan sekvenssi viisitoista A000931

Semi-Fibonacci-sekvenssi

Semi-Fibbonacian sekvenssi ( A030067 ) määritellään samalla rekursiivisella kaavalla termeille, joissa on parittomat indeksit ja , mutta parillisille indekseille se vaatii , . Erotut parittomat termit ( A030068 ) täyttävät yhtälön ja kasvavat tiukasti. Ne antavat paljon puolifibonacci-lukuja

1, 2, 3, 5, 6, 9, 11, 16, 17, 23, 26, 35, 37, 48, 53, 69, 70, 87, 93, 116, 119, 145, 154, ... sekvenssi A030068 OEIS : ssä _

joille kaava on totta .

Muistiinpanot

  1. Mikä on Fibonacci-luku?
  2. Pravin Chandra, Eric W. Weisstein . Fibonacci-numero  (englanniksi) Wolfram MathWorld -verkkosivustolla .
  3. Morrison, 1980 , s. 134-136.
  4. Gardner, 1961 , s. 101.
  5. Simon Plouffe, 1993 . Haettu 20. heinäkuuta 2022. Arkistoitu alkuperäisestä 11. heinäkuuta 2022.
  6. 1 2 3 4 5 Wolfram, 1998 .
  7. Du, Zhao Hui, 2008
  8. ↑ Eric W. Weisstein Kolikonheitto  Wolfram MathWorldissä . _
  9. Hoggatt, Bicknell-Johnson, 1977 , s. 117-122.
  10. Sloane's A001629 Arkistoitu 12. lokakuuta 2017 Wayback Machinessa . On -line Encyclopedia of Integer Sequences . OEIS-säätiö.

Kirjallisuus

Linkit