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發表於 2012-11-21 03:37:15
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(a) 考慮遞迴關係式 a(n+2) * a(n) = a(n+1) ^2 +2, 在a1=a2=1的狀況下
(i) 假設所有a(n)皆為整數,證明他們皆為奇數且a(n)和a(n+1)在n為正整數的狀況下互質
(ii)假設集合{a(n), a(n+1), a(n+2)}在n為正整數的狀況下兩兩互質,證明所有的a(n)皆為整數(使用induction的方式)
(b) 考慮遞迴關係式 a(n+2) * a(n) = a(n+1) ^2 +1 在a1=1, a2=2的狀況下
來比較Fibonacci數列(1,1,2,3,5,8,13...) 你發現什麼? 用數學式來表達並且證明之。
寫這證明好煩= =......
(a)
(i) 把式子的n+2用n來代入的時候會得到a(n)*a(n-2) = a(n-1)^2 + 2
如果a(n-1)及a(n-2)都為奇數,則等號右邊:奇數的平方+奇數,結果會是奇數。
等號左邊要為奇數的話,a(n)必為奇數 (唯有奇數*奇數的結果是奇數)。
所以當a(n-2)和a(n-1)為奇數時a(n)必為奇數。
a1, a2皆為奇數,故n=1, n=2時成立。
當n=3時,因為a1, a2為奇數所以a3為奇數,同理因a2, a3為奇數所以a4為奇數,
依遞迴關係得證當n為正整數時an為奇數。
假設正整數c可以同時整除a(n+2)和a(n+1)
那我們可以得到下面的式子(移項後再提出c)
c* ( a(n+2) * an / c - a(n+1) * a(n+1) / c ) = 2
既然可以整除那麼括號裡面的數也必定是整數,所以c不是2就是1,
但前面已經證明an都是奇數,奇數除以2肯定不整除,跟上面假設不符,
所以c只能等於1,故a(n+2)和a(n+1)互質。
不要忘記寫a1和a2互質作為開頭。
(ii) 其實用(i)的方式就可以證明三者兩兩互質了。
一樣寫a1~a3的互質作為開頭,
再來利用敘述,可以推到a(n+2)和a(n+3)互質,要互質的最基本前提是兩個數都是整數吧?
於是可以證明依照遞迴關係推導,往下無窮延伸所有an都是整數。
(b) 代入看看前面的排列:
1, 2, 5, 13, 34, 89.....
Fibonacci數列是自己等於前兩項和,而這個數列單從規律來看,是"下一項的和等於前面到自己為止的總和加上自己",
也就是an = a1+a2+....+an-1 + an-1
而且這個數列的所有數看起來都存在在Fibonacci數列裡。
1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89
事實上它叫作Markov數列, 相當於取Fibonacci數列的第2n-1項的集合。
證明這個很煩,我就不寫了= =......
如果真的不會請去求教演算法老師吧。 |
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