小池有话说

SICP 练习 1.13 的证明过程

2013-09-16

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

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

\( \frac{1}{\sqrt{5}} < \frac{1}{2} \) ,于是:

故得证: $Fib(n)$ 是与 \( \frac{\phi^{n}}{\sqrt{5}} \) 最接近的整数