Exercise 1.13. Prove that Fib(n) is the closest integer to \( \frac{\phi^{n}}{\sqrt{5}} \) , where \( \phi = \frac{1+\sqrt{5}}{2} \) . Hint: Let \( \psi = \frac{1-\sqrt{5}}{2} \) . Use induction and the definition of the Fibonacci numbers (see section 1.2.2) to prove that \( Fib(n) = \frac{\phi^{n}-\psi^{n}}{\sqrt{5}} \) .
练习 1.13. 证明 Fib(n) 是与 \( \frac{\phi^{n}}{\sqrt{5}} \) 最接近的整数,其中 \( \phi = \frac{1+\sqrt{5}}{2} \) . 提示:令 \( \psi = \frac{1-\sqrt{5}}{2} \) . 使用斐波那契数列的定义证明 \( Fib(n) = \frac{\phi^{n}-\psi^{n}}{\sqrt{5}} \) .
证:
首先证明
设 (1)式成立
展开以下式子
可证
又
故
由归纳法可知 (1) 式 成立.
于是 $Fib(n)$ 可以拆成两数之差的形式
而 \( \frac{1}{\sqrt{5}} < \frac{1}{2} \) ,于是:
故
即
故得证: $Fib(n)$ 是与 \( \frac{\phi^{n}}{\sqrt{5}} \) 最接近的整数