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同余(六)——斐波那契数列

 一个大风子 2022-01-28

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整数与整除问题  

斐波那契兔子问题

      中世纪的欧洲出现了一位意大利数学家斐波那契Fibonacci),1202年,他撰写了《算盘书》(Liber Abacci)一书

      在这本书中,提到了一个“兔子问题”:假设一对成年兔子每个月能生出一对小兔子,且小兔两个月就可生育,如果所有兔子都不死,那么由一对小兔开始,一年以后可以繁殖多少对兔子?

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      兔子的对数形成了一个数列,容易发现前10项是:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、…

      设Fn表示第n个月的兔子对数,则有

  F0=0,F1=1,Fn=Fn-1+Fn-2 (n>1)

利用数学归纳法可以得到

      Fn+m=FmFn+1+Fm-1Fn

例如:     

          F2+3=F3F3+F2F2

            5=2×2+1×1

       不难发现,若n是m的因数,则Fn

也是Fm的因数。

生活中的斐波那契数列

某些花的每层叶子数量满足斐波那契数列

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                 (图片源自百度)

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               (图片源自百度)

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                (图片源自百度)

    1718年,法国数学家棣莫弗(De Moiver)发现了这个数列的通项公式:

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这个公式后来被瑞士数学家贝努利证明,并且得到

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右边值就是黄金分割率(1.618…)                

      1876年,法国数学家卢卡斯运用欧几里得算法证明了,对任意的整数m、n, 有

               (FmFn) =F(m,n)

并且定义了数列(被后人称为卢卡斯数的序列   

L0=2,L1=1,Ln=Ln-1+Ln-2 (n>1)

通项公式为:

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两个数列之间的关系为:

  Ln=Fn-1+Fn+1 Fn=(Ln-1+Ln+1)/5.

同余式

      当p为奇素数时

         Fp5(p-1)/2 (mod p

         Lp≡1            (mod p

      下期介绍二次剩余。

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