数学的シーケンス
数学 では 、 フィボナッチ数は次のように 再帰的に 定義される 数列 を形成します 。
ふ
ん
=
{
0
ん
=
0
1
ん
=
1
ふ
ん
−
1
+
ふ
ん
−
2
ん
>
1
{\displaystyle F_{n}={\begin{cases}0&n=0\\1&n=1\\F_{n-1}+F_{n-2}&n>1\end{cases}}}
つまり、2 つの開始値の後の、各数値は前の 2 つの数値の合計になります。
フィボナッチ数列は広く研究され、0 と 1 以外の数字から開始したり、2 つ以上の数字を追加して次の数字を生成したり、数字以外のオブジェクトを追加したりするなど、さまざまな方法で一般化されています。
負の整数への拡張
を使用すると 、フィボナッチ数を負の 整数 まで拡張できます。したがって、次の式が得られます。
ふ
ん
−
2
=
ふ
ん
−
ふ
ん
−
1
{\displaystyle F_{n-2}=F_{n}-F_{n-1}}}
... −8、5、−3、2、−1、1、0、1、1、2、3、5、8、…
そして [ 1]
ふ
−
ん
=
(
−
1
)
ん
+
1
ふ
ん
{\displaystyle F_{-n}=(-1)^{n+1}F_{n}}
ネガフィボナッチ符号化 も参照してください 。
すべての実数または複素数への拡張
フィボナッチ数列には、実数 (場合によっては 複素数 )をその定義域に含む一般化が数多く存在する 。これらはいずれも 黄金比 φ を 含み、 ビネーの公式に基づいている。
ふ
ん
=
φ
ん
−
(
−
φ
)
−
ん
5
。
{\displaystyle F_{n}={\frac {\varphi ^{n}-(-\varphi )^{-n}}{\sqrt {5}}}.}
分析 関数
鉄
(
x
)
=
φ
x
−
φ
−
x
5
{\displaystyle \operatorname {Fe} (x)={\frac {\varphi ^{x}-\varphi ^{-x}}{\sqrt {5}}}}
は偶数 に対して という 性質を持つ 。 [2] 同様に、解析関数:
鉄
(
ん
)
=
ふ
ん
{\displaystyle \operatorname {Fe} (n)=F_{n}}
ん
{\displaystyle n}
フォ
(
x
)
=
φ
x
+
φ
−
x
5
{\displaystyle \operatorname {Fo} (x)={\frac {\varphi ^{x}+\varphi ^{-x}}{\sqrt {5}}}}
奇数の 整数 に対しては 満たします 。
フォ
(
ん
)
=
ふ
ん
{\displaystyle \operatorname {Fo} (n)=F_{n}}
ん
{\displaystyle n}
最後に、これらをまとめると、解析関数は
嘘
(
x
)
=
φ
x
−
コス
(
x
π
)
φ
−
x
5
{\displaystyle \operatorname {Fib} (x)={\frac {\varphi ^{x}-\cos(x\pi )\varphi ^{-x}}{\sqrt {5}}}}
はすべての整数に対して 満たされる 。 [3]
嘘
(
ん
)
=
ふ
ん
{\displaystyle \operatorname {Fib} (n)=F_{n}}
ん
{\displaystyle n}
すべての複素数に対して 、 この関数はフィボナッチ数列を複素平面全体に拡張します。したがって、複素変数の一般化フィボナッチ関数を計算できます。たとえば、
嘘
(
ず
+
2
)
=
嘘
(
ず
+
1
)
+
嘘
(
ず
)
{\displaystyle \オペレーター名 {Fib} (z+2)=\オペレーター名 {Fib} (z+1)+\オペレーター名 {Fib} (z)}
ず
{\displaystyle z}
嘘
(
3
+
4
私
)
≈
−
5248.5
−
14195.9
私
{\displaystyle \operatorname {Fib} (3+4i)\approx -5248.5-14195.9i}
ベクトル空間
フィボナッチ数列 という用語は、より一般的には、 整数から と なる 体への任意の 関数 にも適用されます 。これらの関数はまさに という形式の関数である ため、フィボナッチ数列は 関数 と を 基底とする ベクトル 空間を 形成します。
グ
{\displaystyle g}
グ
(
ん
+
2
)
=
グ
(
ん
)
+
グ
(
ん
+
1
)
{\displaystyle g(n+2)=g(n)+g(n+1)}
グ
(
ん
)
=
ふ
(
ん
)
グ
(
1
)
+
ふ
(
ん
−
1
)
グ
(
0
)
{\displaystyle g(n)=F(n)g(1)+F(n-1)g(0)}
ふ
(
ん
)
{\displaystyle F(n)}
ふ
(
ん
−
1
)
{\displaystyle F(n-1)}
より一般的には、 の範囲は任意の アーベル群( Z 加 群 とみなされる) とみなすことができます。すると、フィボナッチ数列は 同様に
2 次元の Z加群を形成します。
グ
{\displaystyle g}
類似の整数列
フィボナッチ整数列
フィボナッチ 整数列 の2 次元- モジュールは 、 を満たすすべての整数列で構成されます 。2 つの初期値で表現すると、次のようになります。
ず
{\displaystyle \mathbb {Z} }
グ
(
ん
+
2
)
=
グ
(
ん
)
+
グ
(
ん
+
1
)
{\displaystyle g(n+2)=g(n)+g(n+1)}
グ
(
ん
)
=
ふ
(
ん
)
グ
(
1
)
+
ふ
(
ん
−
1
)
グ
(
0
)
=
グ
(
1
)
φ
ん
−
(
−
φ
)
−
ん
5
+
グ
(
0
)
φ
ん
−
1
−
(
−
φ
)
1
−
ん
5
、
{\displaystyle g(n)=F(n)g(1)+F(n-1)g(0)=g(1){\frac {\varphi ^{n}-(-\varphi )^{ -n}}{\sqrt {5}}}+g(0){\frac {\varphi ^{n-1}-(-\varphi )^{1-n}}{\sqrt {5}}} 、}
黄金比は
どこにありますか。
φ
{\displaystyle \varphi}
連続する 2 つの要素の比率は、 常に 0 となるシーケンスと、最初の 2 つの項の比率が となるシーケンスの場合を除き、黄金比に 収束します 。
(
−
φ
)
−
1
{\displaystyle (-\varphi )^{-1}}
このシーケンスは次の形式で記述できます。
1つの
φ
ん
+
b
(
−
φ
)
−
ん
、
{\displaystyle a\varphi ^{n}+b(-\varphi )^{-n},}
において 、 の場合に限ります 。この形式では、最も単純で自明でない例は であり、これは ルーカス数 のシーケンスです 。
1つの
=
0
{\displaystyle a=0}
b
=
0
{\displaystyle b=0}
1つの
=
b
=
1
{\displaystyle a=b=1}
ら
ん
=
φ
ん
+
(
−
φ
)
−
ん
。
{\displaystyle L_{n}=\varphi ^{n}+(-\varphi )^{-n}.}
および が あります 。プロパティには次のものが含まれます。
ら
1
=
1
{\displaystyle L_{1}=1}
ら
2
=
3
{\displaystyle L_{2}=3}
φ
ん
=
(
1
+
5
2
)
ん
=
ら
(
ん
)
+
ふ
(
ん
)
5
2
、
ら
(
ん
)
=
ふ
(
ん
−
1
)
+
ふ
(
ん
+
1
)
。
{\displaystyle {\begin{aligned}\varphi ^{n}&=\left({\frac {1+{\sqrt {5}}}{2}}\right)^{\!n}={\frac {L(n)+F(n){\sqrt {5}}}{2}},\\L(n)&=F(n-1)+F(n+1).\end{aligned}}}
すべての非自明なフィボナッチ整数列は(おそらく有限数の位置シフト後に) ウィトフ配列 の行の1つとして現れる。フィボナッチ数列自体は最初の行であり、ルーカス数列のシフトは2行目である。 [4]
n を 法とするフィボナッチ整数列 も参照してください 。
ルーカスシーケンス
フィボナッチ数列の別の一般化は、 次のように定義される
ルーカス数列です。
U
(
0
)
=
0
U
(
1
)
=
1
U
(
n
+
2
)
=
P
U
(
n
+
1
)
−
Q
U
(
n
)
,
{\displaystyle {\begin{aligned}U(0)&=0\\U(1)&=1\\U(n+2)&=PU(n+1)-QU(n),\end{aligned}}}
ここで、通常のフィボナッチ数列は、および の特殊なケースです 。別の種類のルーカス数列は、、で始まります 。このような数列は 、数論 や 素数 証明
に応用されています。
P
=
1
{\displaystyle P=1}
Q
=
−
1
{\displaystyle Q=-1}
V
(
0
)
=
2
{\displaystyle V(0)=2}
V
(
1
)
=
P
{\displaystyle V(1)=P}
のとき 、この数列は P フィボナッチ数列 と呼ばれ、たとえば ペル数列は 2 フィボナッチ数列 とも呼ばれます 。
Q
=
−
1
{\displaystyle Q=-1}
3フィボナッチ 数列 は
0、1、3、10、33、109、360、1189、3927、12970、42837、141481、467280、1543321、5097243、16835050、55602393、183642229、606529080、...( OEIS のシーケンス A006190 )
4-フィボナッチ 数列 は
0、1、4、17、72、305、1292、5473、23184、98209、416020、1762289、7465176、31622993、133957148、567451585、2403763488、...( OEIS のシーケンス A001076 )
5フィボナッチ 数列 は
0、1、5、26、135、701、3640、18901、98145、509626、2646275、13741001、71351280、370497401、1923838285、9989688826、...( OEIS のシーケンス A052918 )
6フィボナッチ 数列 は
0、1、6、37、228、1405、8658、53353、328776、2026009、12484830、76934989、474094764、2921503573、18003116202、...( OEIS のシーケンス A005668 )
n フィボナッチ定数 は、隣接する - フィボナッチ数が向かう比率です。これは n 番目の 金属平均 とも呼ばれ、 の 唯一の正の 根 です。たとえば、 の場合は 、 つまり 黄金比であり 、 の場合は 、 つまり 白銀比 です。一般に、 の場合は です 。 [ 要出典 ]
n
{\displaystyle n}
x
2
−
n
x
−
1
=
0
{\displaystyle x^{2}-nx-1=0}
n
=
1
{\displaystyle n=1}
1
+
5
2
{\displaystyle {\frac {1+{\sqrt {5}}}{2}}}
n
=
2
{\displaystyle n=2}
1
+
2
{\displaystyle 1+{\sqrt {2}}}
n
{\displaystyle n}
n
+
n
2
+
4
2
{\displaystyle {\frac {n+{\sqrt {n^{2}+4}}}{2}}}
一般に、 は ( P , −Q ) -フィボナッチ数列 、 V ( n )は ( P , −Q ) -ルーカス数列 と呼ばれる 。
U
(
n
)
{\displaystyle U(n)}
(1,2)-フィボナッチ 数列 は
0、1、1、3、5、11、21、43、85、171、341、683、1365、2731、5461、10923、21845、43691、87381、174763、349525、699051、1398101、2796203、5592405、11184811、22369621、44739243、89478485、...(OEIS の シーケンス A001045 )
(1,3)-フィボナッチ 数列 は
1、1、4、7、19、40、97、217、508、1159、2683、6160、14209、32689、75316、173383、399331、919480、2117473、4875913、11228332、25856071、59541067、...(OEIS の シーケンス A006130 )
(2,2)フィボナッチ 数列 は
0、1、2、6、16、44、120、328、896、2448、6688、18272、49920、136384、372608、1017984、2781184、7598336、20759040、56714752、...( OEIS のシーケンス A002605 )
(3,3)-フィボナッチ 数列 は
0、1、3、12、45、171、648、2457、9315、35316、133893、507627、1924560、7296561、27663363、104879772、397629405、1507527531、5715470808、...( OEIS のシーケンス A030195 )
高次のフィボナッチ数列
n 次フィボナッチ数列は 、 各数列要素が前の要素の合計である整数数列です( 数列の 最初の要素は除く)。通常のフィボナッチ数は、2 次フィボナッチ数列です。および のケースは 徹底的に調査されています。 非負整数を最大で の部分に結合する 合成 の数は、 次フィボナッチ数列です。 最大で連続する 0 を含む 長さ の 0 と 1 の文字列の数の列 も、 次フィボナッチ数列です 。
n
{\displaystyle n}
n
{\displaystyle n}
n
=
3
{\displaystyle n=3}
n
=
4
{\displaystyle n=4}
n
{\displaystyle n}
n
{\displaystyle n}
m
{\displaystyle m}
n
{\displaystyle n}
n
{\displaystyle n}
これらの数列、その極限比、そしてこれらの極限比の限界は、 1913年に マーク・バーによって研究されました。 [5]
トリボナッチ数
トライボナッチ 数は フィボナッチ数に似ていますが、2 つの所定の項で始まるのではなく、3 つの所定の項で始まり、その後の各項は前の 3 つの項の合計になります。最初のいくつかのトライボナッチ数は次のとおりです。
0、0、1、1、2、4、7、13、24、44、81、149、274、504、927、1705、3136、5768、10609、19513、35890、66012 、 … ( OEIS の シーケンス A000073 )
この数列は1914年にアグロノモフ [6] によって初めて正式に記述されましたが [7] 、 チャールズ・R・ダーウィン の 『種の起源』 で意図せず初めて使用されました 。象の個体数の増加を示す例では、ダーウィンは息子の ジョージ・H・ダーウィンの計算に頼りました [8] 。 トリボナッチ という用語は 1963年にフェインバーグによって提案されました [9]。
トリボナッチ 定数
1
+
19
+
3
33
3
+
19
−
3
33
3
3
=
1
+
4
cosh
(
1
3
cosh
−
1
(
2
+
3
8
)
)
3
≈
1.839286755214161
,
{\displaystyle {\frac {1+{\sqrt[{3}]{19+3{\sqrt {33}}}}+{\sqrt[{3}]{19-3{\sqrt {33}}}}}{3}}={\frac {1+4\cosh \left({\frac {1}{3}}\cosh ^{-1}\left(2+{\frac {3}{8}}\right)\right)}{3}}\approx 1.839286755214161,}
( OEIS の配列 A058265 )
は、隣接するトリボナッチ数が近づく比率です。これは多項式 の根であり 、方程式 も満たします。これは スナブキューブ の研究で重要です 。
x
3
−
x
2
−
x
−
1
=
0
{\displaystyle x^{3}-x^{2}-x-1=0}
x
+
x
−
3
=
2
{\displaystyle x+x^{-3}=2}
Xerardo Neira によって説明された方法に従って、コンパスと目盛り付きの定規を使用して、トリボナッチ定数 (AC) を幾何学的に作成します。
トリボナッチ定数の逆数は 、 関係式で表され 、次のように表すことができます。
ξ
3
+
ξ
2
+
ξ
=
1
{\displaystyle \xi ^{3}+\xi ^{2}+\xi =1}
ξ
=
17
+
3
33
3
−
−
17
+
3
33
3
−
1
3
=
3
1
+
19
+
3
33
3
+
19
−
3
33
3
≈
0.543689012.
{\displaystyle \xi ={\frac {{\sqrt[{3}]{17+3{\sqrt {33}}}}-{\sqrt[{3}]{-17+3{\sqrt {33}}}}-1}{3}}={\frac {3}{1+{\sqrt[{3}]{19+3{\sqrt {33}}}}+{\sqrt[{3}]{19-3{\sqrt {33}}}}}}\approx 0.543689012.}
( OEIS の配列 A192918 )
トリボナッチ数は [10]によっても与えられる。
T
(
n
)
=
⌊
3
b
(
1
3
(
a
+
+
a
−
+
1
)
)
n
b
2
−
2
b
+
4
⌉
{\displaystyle T(n)=\left\lfloor 3b\,{\frac {\left({\frac {1}{3}}\left(a_{+}+a_{-}+1\right)\right)^{n}}{b^{2}-2b+4}}\right\rceil }
ここで、は 最も近い整数関数 を表し 、
⌊
⋅
⌉
{\displaystyle \lfloor \cdot \rceil }
a
±
=
19
±
3
33
3
,
b
=
586
+
102
33
3
.
{\displaystyle {\begin{aligned}a_{\pm }&={\sqrt[{3}]{19\pm 3{\sqrt {33}}}}\,,\\b&={\sqrt[{3}]{586+102{\sqrt {33}}}}\,.\end{aligned}}}
テトラナッチ数
テトラナッチ 数は、 4 つのあらかじめ決められた項から始まり、その後の各項は、前の 4 つの項の合計になります。最初のいくつかのテトラナッチ数は次のとおりです。
0、0、0、1、1、2、4、8、15、29、56、108、208、401、773、1490、2872、5536、10671、20569、39648、76424、147312、283953、547337 、 … ( OEIS の シーケンス A000078 )
テトラナッチ 定数 は、隣接するテトラナッチ数が近づく比率です。これは多項式 の根で 、およそ 1.927561975482925 ( OEIS のシーケンス A086088 ) であり、方程式 も満たします 。
x
4
−
x
3
−
x
2
−
x
−
1
=
0
{\displaystyle x^{4}-x^{3}-x^{2}-x-1=0}
x
+
x
−
4
=
2
{\displaystyle x+x^{-4}=2}
テトラナッチ定数は ラジカル を用いて次のように表すことができる: [11]
x
=
1
4
(
1
+
u
+
11
−
u
+
26
u
)
{\displaystyle x={\frac {1}{4}}\!\left(1+{\sqrt {u}}+{\sqrt {11-u+{\frac {26}{\sqrt {u}}}}}\,\right)}
どこ、
u
=
1
3
(
11
−
56
2
−
65
+
3
1689
3
+
2
⋅
2
2
3
−
65
+
3
1689
3
)
{\displaystyle u={\frac {1}{3}}\left(11-56{\sqrt[{3}]{\frac {2}{-65+3{\sqrt {1689}}}}}+2\cdot 2^{\frac {2}{3}}{\sqrt[{3}]{-65+3{\sqrt {1689}}}}\right)}
そして 三次方程式の実根である。
u
{\displaystyle u}
u
3
−
11
u
2
+
115
u
−
169.
{\displaystyle u^{3}-11u^{2}+115u-169.}
より高い注文
ペンタナッチ数、ヘキサナッチ数、ヘプタナッチ数、オクタナッチ数、エニアナッチ数が計算されました。
ペンタナッチ数:
0、0、0、0、1、1、2、4、8、16、31、61、120、236、464、912、1793、3525、6930、13624、…( OEIS のシーケンス A001591 )
ペンタナッチ 定数 は、隣接するペンタナッチ数が近づく比率です。これは多項式 の根で 、およそ 1.965948236645485 ( OEIS のシーケンス A103814 ) であり、方程式 も満たします 。
x
5
−
x
4
−
x
3
−
x
2
−
x
−
1
=
0
{\displaystyle x^{5}-x^{4}-x^{3}-x^{2}-x-1=0}
x
+
x
−
5
=
2
{\displaystyle x+x^{-5}=2}
ヘキサナッチ数:
0、0、0、0、0、1、1、2、4、8、16、32、63、125、248、492、976、1936、3840、7617、15109、…( OEIS のシーケンス A001592 )
ヘキサナッチ 定数 は、隣接するヘキサナッチ数が近づく比率です。これは多項式 の根で 、およそ 1.98358284342 ( OEIS のシーケンス A118427 ) であり、方程式 も満たします 。
x
6
−
x
5
−
x
4
−
x
3
−
x
2
−
x
−
1
=
0
{\displaystyle x^{6}-x^{5}-x^{4}-x^{3}-x^{2}-x-1=0}
x
+
x
−
6
=
2
{\displaystyle x+x^{-6}=2}
ヘプタナッチ数:
0、0、0、0、0、0、1、1、2、4、8、16、32、64、127、253、504、1004、2000、3984、7936、15808、…( OEIS のシーケンス A122189 )
ヘプタナッチ 定数 は、隣接するヘプタナッチ数が近づく比率です。これは多項式 の根で 、およそ 1.99196419660 ( OEIS のシーケンス A118428 ) であり、方程式 も満たします 。
x
7
−
x
6
−
x
5
−
x
4
−
x
3
−
x
2
−
x
−
1
=
0
{\displaystyle x^{7}-x^{6}-x^{5}-x^{4}-x^{3}-x^{2}-x-1=0}
x
+
x
−
7
=
2
{\displaystyle x+x^{-7}=2}
オクタナッチ数:
0、0、0、0、0、0、0、1、1、2、4、8、16、32、64、128、255、509、1016、2028、4048、8080、16128、...(OEIS の シーケンス A079262 )
エニアナッチ数:
0、0、0、0、0、0、0、0、1、1、2、4、8、16、32、64、128、256、511、1021、2040、4076、8144、16272、...(OEIS の シーケンス A104144 )
-nacci級数の連続する項の比の極限は、 方程式の根に近づきます ( OEIS : A103814 、 OEIS : A118427 、 OEIS : A118428 )。
n
{\displaystyle n}
x
+
x
−
n
=
2
{\displaystyle x+x^{-n}=2}
連続する2つの-nacci数の 比の極限を表す別の再帰式は次 のように表される。
r
{\displaystyle r}
n
{\displaystyle n}
r
=
∑
k
=
0
n
−
1
r
−
k
{\displaystyle r=\sum _{k=0}^{n-1}r^{-k}}
。
特殊なケースとしては 、黄金比を生み出す伝統的なフィボナッチ数列があります 。
n
=
2
{\displaystyle n=2}
φ
=
1
+
1
φ
{\displaystyle \varphi =1+{\frac {1}{\varphi }}}
比の上記の式は、 任意の数から生成された-nacciシリーズにも当てはまります。この比の限界は、 が増加するにつれて2になります。「infinacci」シーケンスを記述できる場合、無限の数のゼロの後にシーケンスが生成されます。
n
{\displaystyle n}
n
{\displaystyle n}
[...、0、0、1、] 1、2、4、8、16、32、…
これらは単純に2 の累乗 です 。
任意の比の極限は 特性方程式の 正の根である [11]
n
>
0
{\displaystyle n>0}
r
{\displaystyle r}
x
n
−
∑
i
=
0
n
−
1
x
i
=
0.
{\displaystyle x^{n}-\sum _{i=0}^{n-1}x^{i}=0.}
根は 区間 にあります 。 が偶数のとき、特性方程式の負の根は区間 (−1, 0) にあります 。 この根と特性方程式の各複素根は、 絶対値 を 持ちます。 [11]
r
{\displaystyle r}
2
(
1
−
2
−
n
)
<
r
<
2
{\displaystyle 2(1-2^{-n})<r<2}
n
{\displaystyle n}
3
−
n
<
|
r
|
<
1
{\displaystyle 3^{-n}<|r|<1}
任意の 正根の級数は [11] である。
r
{\displaystyle r}
n
>
0
{\displaystyle n>0}
2
−
2
∑
i
>
0
1
i
(
(
n
+
1
)
i
−
2
i
−
1
)
1
2
(
n
+
1
)
i
.
{\displaystyle 2-2\sum _{i>0}{\frac {1}{i}}{\binom {(n+1)i-2}{i-1}}{\frac {1}{2^{(n+1)i}}}.}
5 ≤ n ≤ 11 のとき、特性方程式を根号で解くことはできない 。 [11]
n- ナッチ数列のk番目の要素は 次 のように与えられる
。
F
k
(
n
)
=
⌊
r
k
−
1
(
r
−
1
)
(
n
+
1
)
r
−
2
n
⌉
,
{\displaystyle F_{k}^{(n)}=\left\lfloor {\frac {r^{k-1}(r-1)}{(n+1)r-2n}}\right\rceil \!,}
ここで、は 最も近い整数関数を表し、は-nacci 定数 であり、 2 に最も近い
根です。
⌊
⋅
⌉
{\displaystyle \lfloor \cdot \rceil }
r
{\displaystyle r}
n
{\displaystyle n}
x
+
x
−
n
=
2
{\displaystyle x+x^{-n}=2}
コイン 投げ問題は -ナッチ数列に関連している。 理想的なコインを投げたとき に連続して裏が出ない 確率はである 。 [12]
n
{\displaystyle n}
n
{\displaystyle n}
m
{\displaystyle m}
1
2
m
F
m
+
2
(
n
)
{\displaystyle {\frac {1}{2^{m}}}F_{m+2}^{(n)}}
フィボナッチ数列
数値の場合と同様に、 フィボナッチ数列 は次のように定義されます。
F
n
:=
F
(
n
)
:=
{
b
n
=
0
;
a
n
=
1
;
F
(
n
−
1
)
+
F
(
n
−
2
)
n
>
1.
{\displaystyle F_{n}:=F(n):={\begin{cases}{\text{b}}&n=0;\\{\text{a}}&n=1;\\F(n-1)+F(n-2)&n>1.\\\end{cases}}}
ここで、 は2 つの文字列の 連結 を表します 。フィボナッチ文字列のシーケンスは次のように始まります。
+
{\displaystyle +}
b、a、ab、aba、abaab、abaababa、abaababaabaab、… ( OEIS のシーケンス A106750 )
各フィボナッチ文字列の長さはフィボナッチ数であり、同様に、各フィボナッチ数に対応するフィボナッチ文字列が存在します。
フィボナッチ文字列は、一部のコンピュータ アルゴリズムにおける 最悪のケース の入力として使用されます 。
「a」と「b」が2つの異なる物質または原子結合長を表す場合、フィボナッチ文字列に対応する構造は 、異常な スペクトル特性を持つ非周期的な 準結晶 構造である フィボナッチ準結晶 です。
畳み込みフィボナッチ数列
畳み込みフィボナッチ数列は、 フィボナッチ数列に 畳み込み 演算を1回以上 適用することで得られる。具体的には、 [13]で定義される。
F
n
(
0
)
=
F
n
{\displaystyle F_{n}^{(0)}=F_{n}}
そして
F
n
(
r
+
1
)
=
∑
i
=
0
n
F
i
F
n
−
i
(
r
)
{\displaystyle F_{n}^{(r+1)}=\sum _{i=0}^{n}F_{i}F_{n-i}^{(r)}}
最初の数シーケンスは
r
=
1
{\displaystyle r=1}
: 0、0、1、2、5、10、20、38、71、…( OEIS の配列 A001629 )。
r
=
2
{\displaystyle r=2}
: 0、0、0、1、3、9、22、51、111、…( OEIS の配列 A001628 )。
r
=
3
{\displaystyle r=3}
: 0、0、0、0、1、4、14、40、105、…( OEIS の配列 A001872 )。
シーケンスは再帰を使用して計算できます
F
n
+
1
(
r
+
1
)
=
F
n
(
r
+
1
)
+
F
n
−
1
(
r
+
1
)
+
F
n
(
r
)
{\displaystyle F_{n+1}^{(r+1)}=F_{n}^{(r+1)}+F_{n-1}^{(r+1)}+F_{n}^{(r)}}
番目の畳み込み
の 生成関数 は
r
{\displaystyle r}
s
(
r
)
(
x
)
=
∑
k
=
0
∞
F
n
(
r
)
x
n
=
(
x
1
−
x
−
x
2
)
r
.
{\displaystyle s^{(r)}(x)=\sum _{k=0}^{\infty }F_{n}^{(r)}x^{n}=\left({\frac {x}{1-x-x^{2}}}\right)^{r}.}
これらの数列はフィボナッチ多項式 の数列と 次の関係で
結びついている。
F
n
(
r
)
=
r
!
F
n
(
r
)
(
1
)
{\displaystyle F_{n}^{(r)}=r!F_{n}^{(r)}(1)}
ここで、 は の 番目の 導関数 です 。同様に、 が のべき乗で展開される 場合、 は の 係数 です 。
F
n
(
r
)
(
x
)
{\displaystyle F_{n}^{(r)}(x)}
r
{\displaystyle r}
F
n
(
x
)
{\displaystyle F_{n}(x)}
F
n
(
r
)
{\displaystyle F_{n}^{(r)}}
(
x
−
1
)
r
{\displaystyle (x-1)^{r}}
F
x
(
x
)
{\displaystyle F_{x}(x)}
(
x
−
1
)
{\displaystyle (x-1)}
最初の畳み込みは、 フィボナッチ数とルーカス数を使って次のように表すことができます。
F
n
(
1
)
{\displaystyle F_{n}^{(1)}}
F
n
(
1
)
=
n
L
n
−
F
n
5
{\displaystyle F_{n}^{(1)}={\frac {nL_{n}-F_{n}}{5}}}
そして再発を追う
F
n
+
1
(
1
)
=
2
F
n
(
1
)
+
F
n
−
1
(
1
)
−
2
F
n
−
2
(
1
)
−
F
n
−
3
(
1
)
.
{\displaystyle F_{n+1}^{(1)}=2F_{n}^{(1)}+F_{n-1}^{(1)}-2F_{n-2}^{(1)}-F_{n-3}^{(1)}.}
が増加するにつれて複雑さが増す、 に対する同様の式が見つかります 。数字は 細谷の三角形 の行の和です 。
r
>
1
{\displaystyle r>1}
r
{\displaystyle r}
F
n
(
1
)
{\displaystyle F_{n}^{(1)}}
フィボナッチ数列と同様に、これらの数列にはいくつかの組み合わせの解釈があります。たとえば、 0、1、2のみを含む順序付き和(0は1回だけ使用)として表記できる 方法の数はです。特に、および2は 、0 + 1 + 1、0 + 2、1 + 0 + 1、1 + 1 + 0、2 + 0 と表記できます 。 [14]
F
n
(
1
)
{\displaystyle F_{n}^{(1)}}
n
−
2
{\displaystyle n-2}
F
4
(
1
)
=
5
{\displaystyle F_{4}^{(1)}=5}
その他の一般化
フィボナッチ 多項式は、 フィボナッチ数の別の一般化です。
パドヴァン数列は 再帰 によって生成されます 。
P
(
n
)
=
P
(
n
−
2
)
+
P
(
n
−
3
)
{\displaystyle P(n)=P(n-2)+P(n-3)}
ナラヤナ の牛の シーケンスは、繰り返しによって生成されます 。
N
(
k
)
=
N
(
k
−
1
)
+
N
(
k
−
3
)
{\displaystyle N(k)=N(k-1)+N(k-3)}
ランダムなフィボナッチ数列は、 数列 の 各位置でコインを投げ、 表が出た場合と 裏が出た場合を計算すれば定義できます。Furstenberg と Kesten の研究により、この数列は ほぼ確実に一定の割合で 指数関数的に増加する ことが保証されています。この定数はコイン投げとは無関係で、1999 年に Divakar Viswanath によって計算されました。現在では Viswanath 定数 として知られています。
n
{\displaystyle n}
F
(
n
)
=
F
(
n
−
1
)
+
F
(
n
−
2
)
{\displaystyle F(n)=F(n-1)+F(n-2)}
F
(
n
)
=
F
(
n
−
1
)
−
F
(
n
−
2
)
{\displaystyle F(n)=F(n-1)-F(n-2)}
レプフィギット 、または キース数は 、その桁数でフィボナッチ数列を開始すると、最終的に元の数に到達する整数です。例として 47 が挙げられます。これは、4 と 7 で始まるフィボナッチ数列 (4、7、11、18、29、47) が 47 に到達するためです。 レプフィギット は、 数が 3 桁の場合はトリボナッチ数列、数が 4 桁の場合はテトラナッチ数などになります。最初のいくつかのレプフィギットは次のとおりです。
14、19、28、47、61、75、197、742、1104、1537、2208、2580、3684、4788、7385、7647、7909、…( OEIS の配列 A007629 )
関係式を満たす数列の集合は 、項ごとの加算と項ごとの定数乗算に対して閉じているため、 ベクトル空間 と見なすことができます。このような数列はいずれも 2 つの要素の選択によって一意に決定されるため、ベクトル空間は 2 次元 です。このような数列を と省略すると 、フィボナッチ数列 とシフトされたフィボナッチ数列が この空間の標準基底を形成することがわかり、次の恒等式が得られます。
S
(
n
)
=
S
(
n
−
1
)
+
S
(
n
−
2
)
{\displaystyle S(n)=S(n-1)+S(n-2)}
(
S
(
0
)
,
S
(
1
)
)
{\displaystyle (S(0),S(1))}
F
(
n
)
=
(
0
,
1
)
{\displaystyle F(n)=(0,1)}
F
(
n
−
1
)
=
(
1
,
0
)
{\displaystyle F(n-1)=(1,0)}
S
(
n
)
=
S
(
0
)
F
(
n
−
1
)
+
S
(
1
)
F
(
n
)
{\displaystyle S(n)=S(0)F(n-1)+S(1)F(n)}
このようなすべてのシーケンスS に対して成り立つ 。例えば、 S がルーカスシーケンス 2, 1, 3, 4, 7, 11, ... である場合、
L
(
n
)
=
2
F
(
n
−
1
)
+
F
(
n
)
{\displaystyle L(n)=2F(n-1)+F(n)}
。
いいえ 生成されたフィボナッチ数列
N 生成フィボナッチ数列 を定義することができます ( N は正の 有理数 です)。
N
=
2
a
1
⋅
3
a
2
⋅
5
a
3
⋅
7
a
4
⋅
11
a
5
⋅
13
a
6
⋅
…
⋅
p
r
a
r
,
{\displaystyle N=2^{a_{1}}\cdot 3^{a_{2}}\cdot 5^{a_{3}}\cdot 7^{a_{4}}\cdot 11^{a_{5}}\cdot 13^{a_{6}}\cdot \ldots \cdot p_{r}^{a_{r}},}
ここで p rは r 番目の素数であり 、次のように定義される。
F
N
(
n
)
=
a
1
F
N
(
n
−
1
)
+
a
2
F
N
(
n
−
2
)
+
a
3
F
N
(
n
−
3
)
+
a
4
F
N
(
n
−
4
)
+
a
5
F
N
(
n
−
5
)
+
.
.
.
{\displaystyle F_{N}(n)=a_{1}F_{N}(n-1)+a_{2}F_{N}(n-2)+a_{3}F_{N}(n-3)+a_{4}F_{N}(n-4)+a_{5}F_{N}(n-5)+...}
ならば 、 であり 、 ならば 、 である 。 [ 要出典 ]
n
=
r
−
1
{\displaystyle n=r-1}
F
N
(
n
)
=
1
{\displaystyle F_{N}(n)=1}
n
<
r
−
1
{\displaystyle n<r-1}
F
N
(
n
)
=
0
{\displaystyle F_{N}(n)=0}
セミフィボナッチ数列
セミ フィボナッチ数列 ( OEIS の A030067 列)は、奇数インデックスの項と については同じ再帰によって定義されますが 、偶数インデックスの項についてはです 。したがって、 奇数インデックスの項の二分法 A030068 により 、 と が 厳密に増加すること が証明されます。これにより 、セミフィボナッチ数 の集合が生成されます。
a
(
2
n
+
1
)
=
a
(
2
n
)
+
a
(
2
n
−
1
)
{\displaystyle a(2n+1)=a(2n)+a(2n-1)}
a
(
1
)
=
1
{\displaystyle a(1)=1}
a
(
2
n
)
=
a
(
n
)
{\displaystyle a(2n)=a(n)}
n
≥
1
{\displaystyle n\geq 1}
s
(
n
)
=
a
(
2
n
−
1
)
{\displaystyle s(n)=a(2n-1)}
s
(
n
+
1
)
=
s
(
n
)
+
a
(
n
)
{\displaystyle s(n+1)=s(n)+a(n)}
1、2、3、5、6、9、11、16、17、23、26、35、37、48、53、69、70、87、93、116、119、145、154、...(OEIS の 配列 A030068 )
次のように発生する
s
(
n
)
=
a
(
2
k
(
2
n
−
1
)
)
,
k
=
0
,
1
,
.
.
.
.
{\displaystyle s(n)=a(2^{k}(2n-1)),k=0,1,...\,.}
参考文献
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外部リンク