■ディオファントス方程式(その16)
a=F2k-1,b=F2k+1,d=L2k,c=abd
(a+b+c)(1/a+1/b+1/c)
=(a+b+abd)(bd+ad+1)/abd
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【1】フィボナッチ数とリュカ数
an=an-1+an-2という漸化式で生成される数列の特性方程式
x^2−x−1=0
の2根を
α=(1+√5)/2,β=(1−√5)/2
とおくと,フィボナッチ数列
1,1,2,3,5,8,・・・
の一般項は,
Fn =1/√5(α^n−β^n) (n:0~)
リュカ数列
2,1,3,4,7,11,・・・
の一般項は
Ln=α^n+β^n (n:0~)
で表されます.
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【2】カッシーニの等式
α=(1+√5)/2,β=(1−√5)/2
とおくと,フィボナッチ数
fn=1/√5{α^n−β^n}
とリュカ数
Ln=α^n+β^n
に対して,関係式(カッシーニの等式)
Fn+1Fn-1−Fn^2=−(−1)^n
Ln+1Ln-1−Ln^2=5(−1)^n+1
が示されます.
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【3】ナイトの問題
a=f2k-1=1/√5・{α^2k-1−β^2k-1}
b=f2k+1=1/√5・{α^2k+1−β^2k+1}
=1/√5・{{α^2k-1−β^2k-1}{α^2+β^2}+α^2β^2k-1−α^2k-1β^2}
ここで
α=(1+√5)/2,β=(1−√5)/2,αβ=−1
α^2=(6+2√5)/4,β^2=(6−2√5)/4
α^2+β^2=3
より
b=f2k+1=1/√5・{α^2k+1−β^2k+1}
=1/√5・{3/2{α^2k-1−β^2k-1}+√5/2{α^2k-1+β^2k-1}}
=3a/2+1/2L2k-1
L2k=α^2k+β^2k=a+b
であるが、L2k-1をa,bで表すのは難しい。
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