間違いしかありません.コメントにてご指摘いただければ幸いです(気が付いた点を特に断りなく頻繁に書き直していますのでご注意ください).

フィボナッチ数列(Fibonacci numbers)の行列表現と一般項

フィボナッチ数列(Fibonacci numbers)の行列表現

フィボナッチ数列 an+1=an+an1a1=1,a2=1 これを行列で表現すると以下となる. (an+1an)=[1110](anan1)a(n+1),n=Aan,(n1)

フィボナッチ数列の一般項

an,(n1)Aの固有ベクトルx1,2を用い表せれば, 上式は対応する固有値λ1,2を用いて以下のように表すことができる. a(n+1),n=Aan,(n1)=A(C1x1+C2x2)C1,C2=C1Ax1+C2Ax2=C1λ1x1+C2λ2x2Ax=λx またこれを繰り返すことで一般項として以下のように表せることになる. a(n+1),n=AnainitainitC1,C2=An(Cainit1x1+Cainit2x2)=Cainit1Anx1+Cainit2Anx2=Cainit1λ1nx1+Cainit2λ2nx2 そこでまずAの固有値を求める. |AλE|=0|[1110]λ[1001]|=|1λ11λ|=(1λ)(λ)1=λ2λ1=λ=(1)±(1)24(1)(1)2(1)=1±52λ1,λ2=1+52,152λ1>λ2 λ1に対応する固有値ベクトルx1を求める. (Aλ1E)x1=0[1λ111λ1](x11x12)=(00)[11+52111+52](x11x12)=(00)[152111+52](x11x12)=(00) {152x11+x12=0x111+52x12=0 x11=1+52x12x1=t(1+521)t: 同様にλ2に対応する固有値ベクトルx2を求める. (Aλ2E)x2=0[1λ211λ2](x21x22)=(00)[115211152](x21x22)=(00)[1+5211152](x21x22)=(00) {1+52x21+x22=0x21152x22=0 x21=152x22x2=t(1521)t: よって前述の表現は以下のように書き換えられる. (an+1an)=Cainit1λ1nx1+Cainit2λ2nx2=Cainit1(1+52)n(1+521)+Cainit2(152)n(1521) n=1の時,an=a1=1,an+1=a1+1=a2=1なので,ここからCainit1,Cainit2を求める. Cainit1(1+52)1(1+521)+Cainit2(152)1(1521)=(11) 簡単のために以下のようにひとまず置き直す. C1:Cainit1C2:Cainit2α1:1+52α2:152 上記で書き直す. C1(λ1)1(α11)+C2(λ2)1(α21)=(11) 行ごとに書き出すと以下のような連立方程式となる. {C1λ1α1+C2λ2α2=1C1λ1+C2λ2=1 C1について解く. C1λ1α2+C2λ2α2=α2α2(C1λ1α1+C2λ2α2)(C1λ1α2+C2λ2α2)=(1)(α2)C1λ1α1C1λ1α2=1α2C1λ1(α1α2)=1α2C1λ1(α1α2)=α11α2=1152=1+52=α1C1=α1λ1(α1α2)=1+521+52(1+52152)=11+52152=1252=15 C2について解く. C1λ1α1+C2λ2α1=α1α1(C1λ1α1+C2λ2α2)(C1λ1α1+C2λ2α1)=(1)(α1)C2λ2α2C2λ2α1=1α1C2λ2(α2α1)=1α1C2λ2(α2α1)=α21α1=11+52=152=α2C2=α2λ2(α2α1)=152152(1521+52)=11521+52=1252=15 以上よりフィボナッチ数列の一般項anは以下のように表すことができた. an=C1λ1n+C2λ2n=15(1+52)n15(152)n an+1側の式は以下のようになり, n+1を改めてnと置き直せば上式と同じになる. an+1=C1λ1nα1+C2λ2nα2=15(1+52)n1+5215(152)n152=15(1+52)n+115(152)n+1

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