フィボナッチ数列の行列表示
フィボナッチ数列の行列表示
フィボナッチ数列は行列で表すと次のようになる。
フィボナッチ数列は行列で表すと次のようになる。
(1)漸化式
\[ \left(\begin{array}{c} F_{n+2}\\ F_{n+1} \end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)\left(\begin{array}{c} F_{n+1}\\ F_{n} \end{array}\right) \](2)一般項
\[ \left(\begin{array}{cc} F_{n+1} & F_{n}\\ F_{n} & F_{n-1} \end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)^{n} \]-
\(F_{n}\)はフィボナッチ数列(1)
\begin{align*} \left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)\left(\begin{array}{c} F_{n+1}\\ F_{n} \end{array}\right) & =\left(\begin{array}{c} F_{n+1}+F_{n}\\ F_{n+1} \end{array}\right)\\ & =\left(\begin{array}{c} F_{n+2}\\ F_{n+1} \end{array}\right) \end{align*}(2)
漸化式は\(F_{n+2}=F_{n+1}+F_{n}\)なので、\(n=-1\)を代入して、\(F_{1}=F_{0}+F_{-1}\)より、\(F_{-1}=F_{1}-F_{0}=1-0=1\)とする。\begin{align*} \left(\begin{array}{c} F_{n+1}\\ F_{n} \end{array}\right) & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)\left(\begin{array}{c} F_{n}\\ F_{n-1} \end{array}\right)\\ & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)^{n}\left(\begin{array}{c} F_{1}\\ F_{0} \end{array}\right) \end{align*} \begin{align*} \left(\begin{array}{c} F_{n}\\ F_{n-1} \end{array}\right) & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)\left(\begin{array}{c} F_{n-1}\\ F_{n-2} \end{array}\right)\\ & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)^{n}\left(\begin{array}{c} F_{0}\\ F_{-1} \end{array}\right) \end{align*} これより、
\begin{align*} \left(\begin{array}{cc} F_{n+1} & F_{n}\\ F_{n} & F_{n-1} \end{array}\right) & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)^{n}\left(\begin{array}{cc} F_{1} & F_{0}\\ F_{0} & F_{-1} \end{array}\right)\\ & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)^{n}\left(\begin{array}{cc} 1 & 0\\ 0 & 1 \end{array}\right)\\ & =\left(\begin{array}{cc} 1 & 1\\ 1 & 0 \end{array}\right)^{n} \end{align*} となり題意は成り立つ。
ページ情報
タイトル | フィボナッチ数列の行列表示 |
URL | https://www.nomuramath.com/pej5p16d/ |
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カッシーニ・シムソンの定理
\[
F_{n-1}F_{n+1}-F_{n}^{2}=\left(-1\right)^{n}
\]
フィボナッチ数列の一般項(ビネの公式)
\[
F_{n}=\frac{1}{\sqrt{5}}\left\{ \left(\frac{1+\sqrt{5}}{2}\right)^{n}-\left(\frac{1-\sqrt{5}}{2}\right)^{n}\right\}
\]
フィボナッチ数列の加法定理
\[
F_{m+n}=F_{m-1}F_{n}+F_{m}F_{n+1}
\]
フィボナッチ数列同士の最大公約数
\[
\gcd\left(F_{m},F_{n}\right)=F_{\gcd\left(m,n\right)}
\]