Fibonacciho čísla tvoří posloupnost definovanou rekurzí
pro celé číslo .To znamená, že počínaje dvěma počátečními hodnotami se každé číslo rovná součtu dvou předchozích.
Fibonacciho posloupnost byla rozsáhle studována a zobecněna mnoha způsoby, jako je zahájení posloupnosti jinými čísly než 0 nebo 1 nebo přidáním více než dvou předcházejících čísel k vytvoření dalšího čísla. Tento článek popisuje různá rozšíření a zobecnění Fibonacciho čísel.
Pokud používáte rekurzi , můžete rozšířit Fibonacciho čísla na záporná čísla. Dostaneme:
... −8, 5, −3, 2, −1, 1, 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, ...s obecným pojmem vzorec .
Viz také Negafibonacciho čísla .
Existuje mnoho možných zobecnění, která rozšiřují Fibonacciho čísla na reálná čísla (a někdy na komplexní čísla ). Používají zlatý řez φ a vycházejí z Binetova vzorce
Analytická funkce
má vlastnost, že pro sudá celá čísla n [1] . Podobně pro analytickou funkci
platí pro všechna lichá celá čísla n .
Když to dáme dohromady, dostaneme analytickou funkci
pro která platí pro všechna celá čísla n [2] .
Protože pro všechna komplexní čísla z dává tato funkce také rozšíření Fibonacciho posloupnosti pro celou komplexní rovinu. Můžeme tedy vypočítat zobecněnou Fibonacciho funkci pro komplexní proměnnou, např.
Termín Fibonacciho posloupnost lze aplikovat na jakoukoli funkci g , která mapuje celočíselnou proměnnou na nějaké pole, pro které . Tyto funkce jsou přesně funkcemi formy , takže Fibonacciho posloupnosti tvoří vektorový prostor, jehož základem jsou funkce a .
Libovolnou Abelovu grupu (uvažovanou jako Z - modul ) lze vzít jako definiční obor funkce g . Potom Fibonacciho sekvence tvoří 2-rozměrný Z - modul.
2-rozměrný Z - modul posloupností Fibonacciho celých čísel se skládá ze všech celočíselných posloupností, které splňují vztah . Vyjádřeno pomocí prvních dvou počátečních hodnot dostáváme
kde φ je zlatý řez.
Poměr mezi dvěma po sobě jdoucími prvky konverguje ke zlatému řezu, s výjimkou posloupnosti, která se skládá z nul a posloupností, ve kterých je poměr prvních dvou členů roven .
Sekvenci lze zapsat jako
ve kterém tehdy a jen tehdy, když . V této podobě je nejjednodušší netriviální příklad a tato sekvence se skládá z Lucasových čísel :
Máme a . Provedeno:
Jakákoli netriviální posloupnost Fibonacciho celých čísel (případně po posunutí o konečný počet pozic) je jedním z řádků Wythoffovy tabulky . Samotná Fibonacciho posloupnost je prvním řádkem a posunutá Lucasova posloupnost je druhým řádkem [3] .
Viz také Posloupnosti Fibonacciho čísel modulo n .
Dalším zobecněním Fibonacciho sekvencí jsou Lucasovy sekvence , definované takto:
, , ,kde obvyklá Fibonacciho posloupnost je speciální případ s a . Další Lukeova sekvence začíná , . Takové sekvence mají aplikace v teorii čísel a testování primálnosti .
V případě kdy se tato sekvence nazývá P -Fibonacciho sekvence . Například Pellova sekvence se také nazývá Fibonacciho 2-sekvence .
3-Fibonacciho sekvence
0, 1, 3, 10, 33, 109, 360, 1189, 3927, 12970, 42837, 141481, 467280, 1543321, 5097243, 1685956050, 216356050 , 21630,2164-Fibonacciho sekvence
0, 1, 4, 17, 72, 305, 1292, 5473, 23184, 98209, 416020, 1762289, 7465176, 31622993, 1339571745, 1339571745 , 485585-Fibonacciho sekvence
0, 1, 5, 26, 135, 701, 3640, 18901, 98145, 509626, 2646275, 13741001, 71351280, 370497401, 1889,96 sekvence A8997401 , 188296986-Fibonacciho sekvence
0, 1, 6, 37, 228, 1405, 8658, 53353, 328776, 2026009, 12484830, 76934989, 474094764, 29215035073, A06 , sekvence A06061n -Fibonacciho konstanta je hodnota, ke které směřuje poměr sousedních čísel n - Fibonacciho posloupnosti. Nazývá se také n -tý poměr cenného kovu a je jediným kladným kořenem rovnice. Například v případě,že konstanta je, neboli zlatý řez , a v případě, že je konstanta 1 + √ 2 , neboli stříbrný řez . Pro obecný případ je n -konstanta.
V obecném případě ji lze nazvat - Fibonacciho posloupnost , nebo ji lze nazvat Lucasova posloupnost .
(1,2)-Fibonacciho sekvence
0 1 1 3 5 11 21 43 85 171 341 683 1365 2731 5461 10923 21845 43691 87381 174763 349525 69172851 116,41,9251 1161193(1,3)-Fibonacciho sekvence
sekvence A006130 v OEIS(2,2)-Fibonacciho sekvence
0, 1, 2, 6, 16, 44, 120, 328, 896, 2448, 6688, 18272, 49920, 136384, 372608, 1017984, 2759183, 2759183, 7063, 705, 2701983 , 705 705(3,3)-Fibonacciho sekvence
0, 1, 3, 12, 45, 171, 648, 2457, 9315, 35316, 133893, 507627, 1924560, 7296561, 276663363, 104879772, 397629405, 1507527531, 5715470808, ... sequence A030195 in OEISFibonacciho posloupnost řádu n je posloupnost celých čísel, ve které je každý prvek součtem předchozích n prvků (vyjma prvních n prvků posloupnosti). Obyčejná Fibonacciho čísla jsou řádu 2. Případy a jsou pečlivě vyšetřovány. Počet rozkladů nezáporných celých čísel na části nepřesahující n je Fibonacciho posloupnost řádu n . Následníkem počtu řetězců 0 a 1 délky m obsahujících nejvýše n po sobě jdoucích nul je také Fibonacciho posloupnost řádu n .
Tyto posloupnosti, jejich limity termínových vztahů a jejich limity termínových vztahů studoval Mark Barr v roce 1913 [4] .
Tribonacciho číslaTribonacciho čísla jsou podobná Fibonacciho číslům, ale místo dvou předdefinovaných čísel začíná sekvence třemi čísly a každý další člen je součtem předchozích tří:
0 , 0 , 1 , 1 , 2 , 4 , 7 , 13 , 24 , 44 , 81 , 149 , 274, 504, 927, 1705, 3136, 5768, 105613, 13 07, sekvence 03 601 , 13 07Tribonacciho konstanta
sekvence A058265 v OEISje hodnota, ke které se blíží poměr dvou sousedních tribonacciho čísel. Číslo je kořenem polynomu a také splňuje rovnici . Tribonacciho konstanta je důležitá při studiu snub kostky .
Převrácená hodnota tribonacciho konstanty , vyjádřená jako poměr , může být zapsána jako:
Tribonacciho čísla jsou dána také vzorcem [5]
,kde ⌊ • ⌉ znamená nejbližší celé číslo a
. Tetranacci číslaČísla tetranacci začínají čtyřmi předdefinovanými členy a každý další člen se vypočítá jako součet předchozích čtyř členů v sekvenci. Prvních několik tetranacciho čísel:
0,0,0,1,1,2,4,8,15,29,56,108,208,401,773,1490,2872,5536,10671,20569,39648,76424,147312,283953,54 __ _ _ _ _ _ _ _ (sekvence A000078 v OEIS )Tetranacciho konstanta je hodnota, ke které směřuje poměr sousedních členů tetranacciho posloupnosti. Tato konstanta je kořenem polynomu a je přibližně rovna 1,927561975482925 A086088 a splňuje rovnici .
Tetranacciho konstanta je vyjádřena pomocí radikálů [6]
kde
Vyšší řádyByly vypočteny počty pentanacci (5. řád), hexanacci (6. řád) a heptanacci (7. řád).
Pentanacciho čísla (5. řád):
0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 31, 61, 120, 236, 464, 912, 1793, 3525, 6930, 13624, ... sekvence OEIS A001591Hexanacciho čísla (6. řád):
0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 63, 125, 248, 492, 976, 1936, 3840, 7617, 15109, ... OEIS sekvence A00159Heptanacciho čísla (7. řád):
0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 127, 253, 504, 1004, 2000, 3984, 7936, 15808, ... 2 sekvence OEIS A1Octanacci čísla (8. řád):
sekvence 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 255, 509, 1016, 2028, 4048, 8080, 16128, ... A079262 v OEISNonacciho čísla (9. řád):
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 511, 1021, 2040, 4076, 8144, 16,272, 16,272 .sekvence A104144 v OEISLimit poměru po sobě jdoucích členů n - nacci sekvence směřuje ke kořeni rovnice ( A103814 , A118427 , A118428 ).
Alternativní rekurzivní vzorec pro limitu poměru r dvou po sobě jdoucích n -nacci čísel
.Zvláštním případem je tradiční Fibonacciho sekvence a dává zlatý řez .
Výše uvedené poměrové vzorce jsou platné pro n -nacci sekvence generované z libovolných čísel. Limit tohoto poměru je 2, protože n má tendenci k nekonečnu. Posloupnost čísel „nekonečně-nacci“, pokud se ji pokusíte popsat, by měla začínat nekonečným počtem nul, po kterých by měla následovat posloupnost
[...], 0, 0, 1,] 1, 2, 4, 8, 16, 32, …,tedy prostě mocniny dvou.
Limit posloupnosti pro libovolný je kladným kořenem charakteristické rovnice r [6]
Kořen r je v intervalu . Záporný kořen charakteristické rovnice je v intervalu (−1, 0), pokud je n sudé. Tento kořen a každý komplexní kořen charakteristické rovnice má modul [6] .
Posloupnost pro kladnou odmocninu r pro libovolný [6]
Neexistuje řešení charakteristické rovnice z hlediska radikálů if [6] .
k -tý prvek posloupnosti n -nacci je dán vzorcem
kde ⌊ • ⌉ znamená nejbližší celé číslo a r je konstanta n -nacci, která je odmocninou nejblíže 2 [7] .
Problém hodu mincí souvisí s n -nacci posloupností. Pravděpodobnost, že se ocasy nevynoří n po sobě jdoucích časů v m hodech ideální mince, je [8] .
Analogicky s numerickou analogií je slovo Fibonacci definováno jako
kde + znamená zřetězení dvou řetězců. Sekvence Fibonacciho řetězců začíná na
b, a, ab, aba, abaab, abaababa, abaababaabaab, … sekvence OEIS A106750Délka každého Fibonacciho řetězce je rovna Fibonacciho číslu a pro každé Fibonacciho číslo existuje Fibonacciho řetězec.
Fibonacciho řetězce se pro některé algoritmy ukázaly jako nejhorší případ vstupů .
Jestliže "a" a "b" představují dva různé materiály nebo délky atomových vazeb, struktura odpovídající Fibonacciho řetězci je Fibonacciho kvazikrystal , neperiodická kvazikrystalická struktura s neobvyklými spektrálními vlastnostmi.
Složená Fibonacciho sekvence je získána aplikací operace skládání na Fibonacciho sekvenci jednou nebo vícekrát. Definuj [9] :
a
Několik prvních sekvencí
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 .Sekvence lze vypočítat pomocí rekurzivního vzorce
Generující funkcí r-té konvoluce je
Sekvence souvisí s posloupností Fibonacciho polynomů vztahem
kde je r- tá derivace . Ekvivalentně je koeficient rozšířený jako součet mocnin .
První konvoluci lze zapsat pomocí Fibonacciho a Lucasova čísla
a splňuje recidivační vztah
Podobný výraz lze nalézt pro r > 1 , s rostoucí složitostí, jak r roste . Čísla jsou součty v řádcích Hosoyova trojúhelníku .
Stejně jako u Fibonacciho čísel existuje několik kombinatorických interpretací těchto posloupností. Například je počet způsobů, jak zapsat n − 2 jako uspořádaný součet čísel 0, 1 a 2, kde 0 je použito právě jednou. Konkrétně 4 - 2 = 2 lze zapsat jako 0 + 1 + 1 , 0 + 2 , 1 + 0 + 1 , 1 + 1 + 0 , 2 + 0 . [deset]
Fibonacciho polynomy jsou dalším zobecněním Fibonacciho čísel.
Padovanská posloupnost je tvořena rekurentním vztahem .
Náhodná Fibonacciho sekvence může být definována jako házení mincí pro každou pozici n sekvence a volbav případě hlav aocasů. Podle práce Furstenberga a Kestena tato sekvence téměř jistě roste exponenciálně konstantní rychlostí. Konstantu rychlosti růstu vypočítal v roce 1999 Diwakar Viswanath a je známá jako „ Viswanathova konstanta “.
Repfigit , neboli Keithovo číslo , je celé číslo, které je výsledkem Fibonacciho posloupnosti začínající posloupností čísel představujících posloupnost číslic čísla. Například pro číslo 47 Fibonacciho posloupnost začíná 4 a 7 a obsahuje 47 jako šestý člen ( (4, 7, 11, 18, 29, 47) ). Číslo velryby lze získat jako tribonacciho posloupnost, pokud obsahuje 3 číslice, jako tetranacciho posloupnost, pokud číslo obsahuje 4 číslice atd. Prvních několik čísel velryby je:
14, 19, 28, 47, 61, 75, 197, 742, 1104, 1537, 2208, 2580, 3684, 4788, 7385, 7647, 7909, ... sekvence OEIS9 A007Vzhledem k tomu, že množina sekvencí splňujících relace je uzavřena při elementárním sčítání a násobení konstantou, lze ji považovat za vektorový prostor . Každá taková sekvence je jednoznačně určena výběrem dvou prvků, takže vektorový prostor je dvourozměrný. Pokud takovou posloupnost označíme (první dva členy posloupnosti), Fibonacciho čísla a posunutá Fibonacciho čísla , budou kanonickým základem tohoto prostoru
pro všechny takové sekvence S . Pokud je například S Lucasova posloupnost 2, 1, 3, 4, 7, 11, ... , máme
.Můžeme definovat N - generovanou Fibonacciho posloupnost (kde N je kladné racionální číslo).
Pokud
kde P r je r- té prvočíslo , definujeme
Jestliže , předpokládáme , a v případě , předpokládáme .
Subsekvence | N | sekvence OEIS |
---|---|---|
Fibonacciho sekvence | 6 | A000045 |
Pell sekvence | 12 | A000129 |
Jacobsthalova sekvence | osmnáct | A001045 |
Tribonacciho sekvence | třicet | A000073 |
Tetranacciho sekvence | 210 | A000288 |
Padovanská sekvence | patnáct | A000931 |
Semifibbonaciánská posloupnost ( A030067 ) je definována stejným rekurzivním vzorcem pro členy s lichými indexy a , ale pro sudé indexy to trvá , . Rozlišující liché členy ( A030068 ) splňují rovnici a striktně rostou. Dávají spoustu semi-fibonacciho čísel
sekvence 1, 2, 3, 5, 6, 9, 11, 16, 17, 23, 26, 35, 37, 48, 53, 69, 70, 87, 93, 116, 119, 145, 154, ... A030068 v OEIS _pro které platí vzorec .
fibonacci | |
---|---|
knihy |
|
teorie | |
související témata |
|