Fibonacci-Zahlen

Die Fibonacci-Zahlen (sprich Fibonatschi) sind eine rekursiv definierte Zahlenfolge mit:
F1=F2=1F_1=F_2=1
Fn+1=Fn+Fn1F_{n+1}=F_n+F_{n-1}.
Die ersten Glieder dieser Folge sind: 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55...
Die Folge wächst relativ schnell.
Für diese Folge kann man auch eine geschlossene Darstellung angeben:
Fn=15[(1+52)n(152)n]F_n=\dfrac 1 {\sqrt 5} \, \ntxbraceL{ {\braceNT {\dfrac {1+\sqrt 5} 2 }}^n - {\braceNT {\dfrac {1-\sqrt 5} 2 }}^n},
was man mit einem bisschen Rechnerei nachvollziehen kann.
 
 

Satz 15VW

Für die Fibonacci-Zahlen FnF_n gelten die folgenden Beziehungen
  1. 1+k=1nFk=Fn+21+\sum\limits_{k=1}^{n}F_k =F_{n+2}
  2. k=1nF2k1=F2n\sum\limits_{k=1}^{n}F_{2k-1} =F_{2n} sowie 1+k=1nF2k=F2n+11+\sum\limits_{k=1}^{n}F_{2k} =F_{2n+1}
  3. k=1nFk2=FnFn+1\sum\limits_{k=1}^{n}F_k^2 =F_{n}F_{n+1}
  4. Fm+n=Fm1Fn+FmFn+1F_{m+n}=F_{m-1}F_n+F_mF_{n+1}
    Speziell: F2n+1=Fn2+Fn+12\nohtml F_{2n+1}=F_n^2+F_{n+1}^2

Beweis

Wir führen die Beweise mittels vollständiger Induktion.
(i) Induktionsanfang: 1+F1=F31+F_1=F_3.
Induktionsschritt: 1+k=1n+1Fn1+\sum\limits_{k=1}^{n+1}F_n =1+k=1nFn+Fn+1=1+\sum\limits_{k=1}^{n}F_n+ F_{n+1} =Fn+2+Fn+1=Fn+3=F_{n+2}+ F_{n+1}=F_{n+3}
(ii) Induktionsanfang: F1=F2=1F_1=F_2=1
Induktionsschritt: k=1n+1F2k1=k=1nF2k1+F2n+1\sum\limits_{k=1}^{n+1}F_{2k-1}=\sum\limits_{k=1}^{n}F_{2k-1}+F_{2n+1} =F2n+F2n+1=F2(n+1)=F_{2n}+F_{2n+1}=F_{2(n+1)}
Induktionsanfang: 1+F2=2=F31+ F_2=2=F_3
Induktionsschritt: 1+k=1n+1F2k=1+k=1nF2k+F2n+21+\sum\limits_{k=1}^{n+1}F_{2k} =1+\sum\limits_{k=1}^{n}F_{2k}+F_{2n+2} =F2n+1+F2n+2=F2n+3=F2(n+1)+1=F_{2n+1}+F_{2n+2}=F_{2n+3}=F_{2(n+1)+1}
(iii) Induktionsanfang: F12=1=F1F2F_1^2=1=F_1F_2.
Induktionsschritt: k=1n+1Fk2=k=1nFk2+Fn+12\sum\limits_{k=1}^{n+1}F_k^2 =\sum\limits_{k=1}^{n}F_k^2 + F_{n+1}^2 =FnFn+1+Fn+12=F_{n}F_{n+1}+ F_{n+1}^2 =Fn+1(Fn+Fn+1)=Fn+1Fn+2=F_{n+1}(F_n+F_{n+1})=F_{n+1}F_{n+2}
(iv) Induktion nach nn. Induktionsanfang: Fm+1=Fm1+FmF_{m+1}=F_{m-1}+F_m =Fm1F1+FmF2=F_{m-1}\cdot F_1+F_m\cdot F_2. Induktionsschritt: Fm1Fn+1+FmFn+2F_{m-1}F_{n+1}+F_mF_{n+2} =Fm1Fn+Fm1Fn1+FmFn+1+FmFn=F_{m-1}F_{n}+F_{m-1}F_{n-1}+F_mF_{n+1}+F_mF_{n} =Fm1Fn+FmFn+1=Fm+n+Fm1Fn1+FmFn=Fm+n1=\underbrace{F_{m-1}F_{n}+F_mF_{n+1}}_{=F_{m+n}}+\underbrace{F_{m-1}F_{n-1}+F_mF_{n}}_{=F_{m+n-1}} =Fm+n+Fm+n1=Fm+n+1=F_{m+n}+F_{m+n-1} =F_{m+n+1}
Für den Spezialfall: F2n+1=F(n+1)+nF_{2n+1}= F_{(n+1)+n} =Fn2+Fn+12= \nohtml F_n^2+F_{n+1}^2.

Es gibt jedoch noch einen anderen Grund für die hohe Wertschätzung der Mathematik; sie allein bietet den Naturwissenschaften ein gewisses Maß an Sicherheit, das ohne Mathematik nicht erreichbar wäre.

Albert Einstein

Copyright- und Lizenzinformationen: Diese Seite ist urheberrechtlich geschützt und darf ohne Genehmigung des Autors nicht weiterverwendet werden.
Anbieterkеnnzeichnung: Mathеpеdιa von Тhοmas Stеιnfеld  • Dοrfplatz 25  •  17237 Blankеnsее  • Tel.: 01734332309 (Vodafone/D2)  •  Email: cο@maτhepedιa.dе