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12+ 12+ 22+ 32+ 52+ 82+ … +F2n=FnFn+1
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接下来,我们将斐波那契数列中与某个数字左右相邻的两个数字相乘,看看乘积有什么规律。例如,在斐波那契数列中,与5相邻的两个数字分别是3和8,乘积是3×8 = 24,比52小1;与8相邻的两个数字分别是5和13,乘积是5×13 = 65,比82大1。认真观察下表,很容易得出:在斐波那契数列中,与某个数字左右相邻的两个数字相乘,乘积与该数字的二次幂相差1。换句话说:
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F2n–Fn–1Fn+1= ±1
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与某个数字左右相邻的两数乘积与该数字的二次幂之间相差1
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利用归纳法(一种证明方法,我们将在下一章学习这种方法)可以证明,对于n≥1:
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F–Fn–1Fn+1= (–1)n+1
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接下来,我们研究与某个数字距离较大的两个数字的乘积,以便把这个规律推而广之。以F5= 5为例,我们发现,与之紧密相邻的两个斐波那契数字的乘积是3×8 = 24,与52相差1。与5相距2个数字的左右两数相乘时,也会得到相同的结果,即2×13 = 26同样与52相差1。与5相距3、4或5个数字的左右两数相乘呢?它们的乘积分别是1×21 = 21,1×34 = 34,0×55 = 0。这些乘积与25相差多少呢?它们的距离分别是4、9、25,都是完全平方数。而且,它们不是没有任何规律的完全平方数,而是斐波那契数列中数字的二次幂!下表给出了更多的证据,证明这个规律确实存在,其一般表达式为:
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F2n–Fn–rFn+r=±F2r
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在斐波那契数列中,某个数字的两个远邻的乘积一定与该数字的二次幂相距较近,该距离一定是某个数字的二次幂
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12堂魔力数学课 质数、黄金比例与《达·芬奇密码》
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我们已经知道,帕斯卡三角形中的偶数与奇数表现出一种极其复杂的规律。对于斐波那契数列而言,情况则简单得多。在斐波那契数列中哪些是偶数呢?
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1,1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144…
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偶数有F3= 2,F6= 8,F9= 34,F12= 144,等等。(在本节中,由于斐波那契数列表现出更美的规律性,因此我们继续用大写字母“F”来表示斐波那契数列中的数字。)前几个偶数出现在第3、6、9、12等的位置上,说明每3项就有一个偶数。我们注意到,这个规律始于:
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奇,奇,偶
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然后重复:
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奇,奇,偶,奇,奇,偶,奇,奇,偶……
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这是因为,在每个“奇,奇,偶”代码块之后,接下来的代码块必然以“奇 + 偶 = 奇”开始,然后是“偶 + 奇 = 奇”,再然后是“奇 + 奇 = 偶”,如此循环往复。
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用第3章的同余概念来表示的话,就是说斐波那契数列中的所有偶数都关于0同余(模为2),所有奇数都关于1同余(模为2),并且1 + 1 ≡ 0 (mod 2)。因此,斐波那契数列的以2为模的表达方式是:
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1,1,0,1,1,0,1,1,0,1,1,0…
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那么,斐波那契数列中的哪些数字是3的倍数呢?前几个是3的倍数的数字为F4= 3,F8= 21,F12= 144,这似乎表明序号是4的倍数的数字都是3的倍数。为了证明这个猜想,我们以3为模,把斐波那契数列简化成0、1或2的形式,其中1 + 2 ≡ 0,且2 + 2 ≡1 (mod 3)。
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