x<1次方>,x<0次方>的式子吧。
式子A:F(x)×x<平方>=+F<0>x<平方>+F<1>x<立方>+F<2>x<4次方>+……
式子B:F(x)×x<1次方>=+F<0>x<1次方>+F<1>x<平方>+F<2>x<立方>+F<3>x<4次方>+……
式子C:F(x)×x<0次方>=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>+……
这样次方就整合了,展开式A,B,C进行接下来的计算,如此一来,同次方的系数就可以使用F(x)的递推公式。
式子A+式子B-式子C
计算的时候,将左边如下处理。
(左边)=F(x)×x<平方>+F(x)×x<1次方>-F(x)×x<0次方>
=F(x)×(x<平方>+x<1次方>-x<0次方>)
然后右边如下。
(右边)=F<0>x<1>-F<0>x<0次方>-F<1>x<1次方>
+(F<0>+F<1>-F<2>)×x<平方>
+(F<1>+F<2>-F<3>)×x<立方>
+(F<2>+F<3>-F<4>)×x<4次方>
+………………
+(F<n-2>+F<n-1>-F<n>)×x<n次方>
+……
右边留下一开始的F<0>x<1次方>-F<0>x<0次方>-F<1>x<1次方>,其它会被全部消去,这是因为依照斐波那契数列的递推公式,F<0>x<1次方>-F<0>x<0次方>-F<1>x<1次方>会等于0。可以爽快地将它们消掉。
已经不需要用x<0次方>或x<1次方>这种麻烦的写法了,回到1与x,然后用F<0>=0与F<1>=1代入,会得到下列式子。
F(x)×(x<平方>+x-1)=-x
将两边同除x<平方>+x-1后整理,就得到F(x)的闭公式,这就是F(x)的模样。
F(x)=x/(1-x-x<平方>)
斐波那契数列的生成函数可以变成如此单纯的闭公式真是令人愉快,毕竟这个算式中可是包含了无限延伸的斐波那契数列,很简洁吧。
0,1,1,2,3,5,8,……←→x/(1-x-x<平方>)
※※斐波那契数列的生成函数F(x)的闭公式
F(x)=x/(1-x-x<平方>)
4.2.4用无穷级数表示
接下来我们思考斐波那契数列的生成函数F(x),将F(x)的闭公式以x的无穷级数表示的话,其n次的系数应该就会变成Fn。
「所以说,下一个目标就是将下式以x的无穷级数表现。
x/(1-x-x<平方>)
我们之前曾将分数形式的下式化成x的无穷级数。
1/(1-x)=1+x+x<平方>+x<立方>+……
所以,是否能将x/(1-x-x<平方>)化成与1/(1-x)类似的形式呢?假如可以的话,我们就能从生成函数的国度回到数列的国度了,还会带着斐波那契数列的一般项当作土产,到底有没有办法呢?」
◎◎◎
……米尔迦偷偷往我看来。对了,再来将生成函数F(x)以无穷函数的形式表示的话,就能得到斐波那契数列的一般项吧,我专注在生成函数的形式上,想将它的构造看透。
F(x)=x/(1-x-x<平方>)
分母1-x-x<平方>为二次式,总之先将1-x-x<平方>因式分解看看,我开始在笔记本上计算,米尔迦只是看着我动笔。
假设未知的定数r,s,可将1-x-x<平方>如下因式分解。
1-x-x<平方>=(1-rx)(1-sx)
当如上因式分解后,就可以如下让分数和在通分时,刚好使分母为1-x-x<平方>。