斐波那契-卢卡斯数列
斐波那契数列1,1,2,3,5,8…,和卢卡斯数列1,3,4,7,11,18…,具有相同的性质:从第三项开始,每一项都等于前两项之和,我们称之为斐波那契-卢卡斯递推。凡符合斐波那契-卢卡斯递推的数列就称为斐波那契-卢卡斯数列。
别名有斐波那契-卢卡斯序列,推广斐波那契数列,推广卢卡斯数列,推广兔子数列等。
- 中文名称 斐波那契-卢卡斯数列
- 别称 卢卡斯数列
- 方法 斐波那契-卢卡斯递推
- 意义 平方数与前后两项之积的差
定义
一般地,符合f(n) = f(n-1)+ f(n-2),f(n-2)=f(n)- f(n-1)的整数数列f(n),都是斐波那契-卢卡斯数列。
为区别不同的斐波那契-卢卡斯数列,我们根据前两项来标定斐波那契-卢卡斯数列,如
斐波那契数列:F[1,1];
卢卡斯数列:F[1,3];
数列1,4,5,9.,14,23…:F[1,4];
特别地,常数数列0,0,0…:F[0,0],作为下述斐波那契-卢卡斯数列群的单位元素。
斐波那契-卢卡斯数列群
任意两个或两个以上斐波那契-卢卡斯数列之和或差仍然是斐波那契-卢卡斯数列。
n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | … |
F[1,4]n | 1 | 4 | 5 | 9 | 14 | 23 | 37 | 60 | 97 | 157 | … |
F[1,3]n | 1 | 3 | 4 | 7 | 11 | 18 | 29 | 47 | 76 | 123 | … |
F[1,4]n-F[1,3]n | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | … |
F[1,4]n+F[1,3]n | 2 | 7 | 9 | 16 | 25 | 41 | 66 | 107 | 173 | 280 | … |
性质
一些等式
f(n+1)+f(n+2)=f(n+3)*1
f(n+1)+f(n+2)+f(n+3)+…+f(n+6)=f(n+5)*4
f(n+1)+f(n+2)+f(n+3)+…+f(n+10)=f(n+7)*11
f(n+1)+f(n+2)+f(n+3)+…+f(n+14)=f(n+9)*29
f(n+1)+f(n+2)+f(n+3)+…+f(n+18)=f(n+11)*76
注意:1,4,11,29,76,…是卢卡斯数列的奇数项。
黄金特征
每一项的平方数与前后两项之积的差的绝对值是一个恒值,称为黄金特征。
斐波那契数列:|1*1-1*2|=|2*2-1*3|=…=1
卢卡斯数列:|3*3-1*4|=|4*4-3*7|=…=5
F[1,4]数列:|4*4-1*5|=|5*5-4*9|=…=11
F[2,5]数列:|5*5-2*7|=|7*7-5*12|=…=11
F[2,7]数列:|7*7-2*9|=|9*9-7*16|=…=31
斐波那契数列的黄金特征1最小,也就是前后项之比接近黄金比例最快,我们称为黄金特征,黄金特征1的数列只有斐波那契数列,是独生数列。卢卡斯数列的黄金特征是5,也是独生数列。前两项互质的独生数列只有斐波那契数列和卢卡斯数列这两个数列。而F[1,4]数列和F[2,5]数列的黄金特征是11,黄金特征31的数列除了F[2,7]外,还有F[3,8],其他前两项互质的斐波那契-卢卡斯数列都是成对出现的,他们都是:
孪生斐波那契-卢卡斯数列
利用f(n-2)= f(n)- f(n-1),写出前面的项,如下表:
-5 | -4 | -3 | -2 | -1 | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 黄金特征 | |
F[1,1] | 5 | -3 | 2 | -1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 1 |
F[1,3] | -11 | 7 | -4 | 3 | -1 | 2 | 1 | 3 | 4 | 7 | 11 | 18 | 5 |
F[1,4] | -19 | 12 | -7 | 5 | -2 | 3 | 1 | 4 | 5 | 9 | 14 | 23 | 11 |
F[2,5] | -14 | 9 | -5 | 4 | -1 | 3 | 2 | 5 | 7 | 12 | 19 | 31 | 11 |
我们发现:斐波那契-卢卡斯数列与分数对应:
F[1,1]的正负项绝对值相等,第0项为0,对应于整数。
F[1,3]的正负项绝对值也相等,第0项为2,第1项为1,对应于分数1/2。
而F[1,4]的正项绝对值与F[2,5]的负项绝对值相等,F[2,5]的正项绝对值与F[1,4]的负项绝对值相等,而且,他们的第0项都是3,第1项分别是1和2,所以他们对应互补的分数1/3和2/3,这样的数列就是孪生斐波那契-卢卡斯数列。每一对互补的分数(如1/4和3/4,1/5和4/5,2/5和3/5,或2/6和4/6等等)都对应一对孪生斐波那契-卢卡斯数列。
黄金阵列
经过对斐波那契-卢卡斯数列和黄金特征、黄金比例的研究,我把自然数排列为如下的黄金阵列:
1 | 2 | 3 | 5 | 8 | 13 | 21 | 34 | 55 | 89 | … |
4 | 6 | 10 | 16 | 26 | 42 | 68 | … | |||
7 | 11 | 18 | 29 | 47 | 76 | … | ||||
9 | 15 | 24 | 39 | 63 | … | |||||
12 | 19 | 31 | 50 | 81 | … | |||||
14 | 23 | 37 | 60 | 97 | … | |||||
17 | 28 | 45 | 73 | … | ||||||
20 | 32 | 52 | 84 | … | ||||||
22 | 36 | 58 | 94 | … | ||||||
25 | 40 | 65 | … | |||||||
27 | 44 | 71 | … | |||||||
30 | 49 | 79 | … | |||||||
33 | 53 | 86 | … | |||||||
… |
第一排,斐波那契数列,1,2,3,5,8.…
第二排,最小缺4,4*1.618取整6--4,6,10,16…
第三排,最小缺7,7*1.618取整11--7,11,18,29…
以此类推。
第1列的经验公式:[(2n-1)(√5+3)/4+0.5]的整数部分。
黄金阵列具有以下性质:
1)各斐波那契-卢卡斯数列都出现一次(常数数列0,0,0…除外)
2)每一个同一列的数,与黄金比例之积,与整数的距离差不多。
每一个数的列数,我们可乘之为该数的黄金阶数。
前10个数的黄金阶数分别是1,2,3,1,4,2,1,5,1,3。
前10个黄金阶数5阶或5阶以上的数分别是8,13,21,26,34,42,47,55,63,68,他们之间两两相差5或8,我们称之为真金数。
黄金阶数为1的数,不是在真金数的两边(如8的两边7和9),就是在相差8的2个真金数中间(如13和21之间的17)。