利用普通生成函式解斐波那契數列的通項問題

2022-05-12 03:05:42 字數 828 閱讀 6361

最近一場模擬賽考了這個公式,發現自己不會證,在 @y_b_x 大佬的幫助下學會了證明,記錄一下方便複習

解:首先設 \(\\) 的普通生成函式為

\[f(x)=\sum\limits_

\]按套路,設

\[g(x)=\sum\limits_=f(x)-x-x^2

\]那麼有:

\[g(x)=\sum\limits_=\sum\limits_+f_)x^k}=x\sum\limits_+x^2 \sum\limits_=x(f(x)-x)+x^2f(x)

\]結合 \(g(x)=f(x)-x-x^2\),移項解得:

\[f(x)=\frac

\]這就是斐波那契數列的生成函式。

到了這一步,我們將它級數展開,按套路設:

\[\frac=\frac=\frac+\frac

\]可解得 \(x_1=\frac,x_2=\frac\),整理上式有:

\[a=\frac,b=-\frac

\]將 \(f(x)=\frac+\frac\)級數展開:

\[f(x)=a(\sum\limits_)+b(\sum\limits_)

\]將 \(a,b,x_1,x_2\) 全部代入,最後有:

\[f(x)=\sum\limits_[\frac(\frac)^k-\frac(\frac)^k]x^k

\]於是有斐波那契數列的通項公式:

\[f_n=[x^n]f(n)=\frac(\frac)^n-\frac(\frac)^n

\]\[f_n=\frac(\frac)^-\frac(\frac)^

\]

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