第一卷 正文

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  0,1,0+1=1,1+1=2,1+2=3,2+3=5。3+5=8,……

  虽然也有从1开始的情况,不过现在就从0开始。

  将斐波那契数列的一般项设为F<n>F<0>等于0,F<1>等于1,当n≥2时,F<n>=Fn-2+F<n-1>,也就是说F<n>被定义为一种递推公式。

  ※※斐波那契数列的定义(递推公式)

  F<n>=0(n=0)

  F<n>=1(n=1)

  F<n>=Fn-2+F<n-1>(n≥2)

  这个定义能将斐波那契数列『相邻的两项相加而得到下一个数』的特性充分展现,而且如同F<0>,F<1>,F<2>,……一样,斐波那契数列可以用计算循序渐进算出答案,但是并无法表现出F<n>为『对n的闭公式』,也就是F<n>并不是直接使用n的式子,这就是我所说『未捕捉』的状态。

  当问题是「斐波那契数列的第1000项为何?」时,就必须以F<0>+F<1>求得F<2>,F<1>+F<2>求得F<3>,持续计算到F<998>+F<999>最后得出F<1000>,要用递推公式求斐波那契数列就必须经过n-1次的加法,这样太麻烦了,我希望能以F<n>表示『对n的闭公式』,『对n的闭公式』概略来讲就是『将已知的计算过程在有限的次数内组合而成的公式』。

  我希望以F<1>表示『对n的闭公式』,来抓住斐波那契数列。

  ※※问题4-1

  以斐波那契数列的一般项F<n>表示『对n的闭公式』。

  4.2.2斐波那契数列的生成函数

  那么,将斐波那契数列对应的生成函数当作F(x),也就是说,对应关系如下:

  数列←→生成函数

  F<0>,F<1>,F<2>,F<3>,……F(x)

  将F(x)的系数x<n>设为F<n>,可以具体地写成下列算式,这样我们就到了生成函数的国度了。

  F(x)=F<0>x<0次方>+F<1>x<1次方>+F<2>x<平方>+F<3>x<立方>+F<4>x<4次方>+……

  =0x<0次方>+1x<1次方>+1x<平方>+2x<立方>+3x<4次方>+……

  =x+x<平方>+2x<立方>+3x<4次方>+……

  接着要调查函数F(x)的性质,由于函数F(x)的系数Fn是斐波那契数列,活用这一点似乎就可以看出关于函数F(x)的有趣性质。

  斐波那契数列的性质是什么?当然是递推公式F<n>=F<n-2>+F<n-1>,要好好利用这个公式,F<n-2>,F<n-1>,F<n>,这些系数则在F(x)如下登场。

  F(x)=……+Fn-2-2x<n-2次方>+F<n-1>x<n-1次方>+F<n>x<n次方>+……

  虽然想将Fn-2跟F<n-1>相加,但是由于x的次数不同而无法相加,到底该怎么办?

  ◎◎◎

  ……米尔迦看向我。嗯,的确,x的次方不同的话就无法相加,数不同就无法整合,不过本来数列与生成函数的对应,就是要避免x的次数混淆吧?数列与生成函数要如何对应,真的会有这么有趣的事情发生吗?米尔迦马上说出『很简单』这句话。

  4.2.3求闭公式

  「很简单。」

  x的次方不同的话,就将不是的部分补上x就好了,乘法在指数上就变成加法,也就是所谓的指数法则。

  x<n-2次方>×x<平方>=x<n-2+2次方>=x<n次方>

  将F<n-2>x<n-2次方>乘以x<平方>就会变成Fn-2x<n次方>,照下面算式就能全部整合成x<n次方>,为了方便整合,这里将1视为x<0次方>。

  F<n-2>x<n-2次方>×x<2>=F<n-2>x<n次方>

  F<n-1>x<n-1次方>×x<1>=F<n-1>x<n次方>

  F<n-0>x<n-0次方>×x<0>=F<n-0>x<n次方>

  这样就能对函数F(x)使用斐波那契数列的递推公式了,分别观察F(x)乘以x<平方>,

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