Fibonaccik序列通项公式的矩阵证明方法.doc

Fibonaccik序列通项公式的矩阵证明方法.doc

  1. 1、本文档共8页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
Fibonaccik序列通项公式的矩阵证明方法.doc

Fibonacci-k序列通项公式的矩阵证明方法 刘耀斌 (曲阜师范大学数学科学学院,山东曲阜 273165) (山东省德州学院数学系,山东德州 253023) 摘要:给出了Fibonacci序列的一类推广,称之为Fibonacci-k序列,利用Fibonacci-k序列的递推关系,构造了Fibonacci-k相伴矩阵,借助于多项式理论和矩阵的对角化理论,证明了第个Fibonacci-k数可以用的个特征值进行表示. 关键词:Fibonacci-k序列;相伴矩阵;特征值;矩阵对角化 中图分类号:O151 文献标示码:A 1 引言 Fibonacci序列源于中世纪意大利数学家Fibonacci提出的著名的兔子生殖问题,用现在的数学语言表示,Fibonacci序列就是满足以下具有初值的递推关系的数列:            (1) 和初值条件                       (2) 即下面的数列,其中任意一个数 称为Fibonacci数.我们也称Fibonacci序列为经典Fibonacci序列. 文献[1]给出了Fibonacci序列的通项公式及许多性质,Fibonacci序列有很多推广形式,文献[2][4]中分别给出了一种推广,本文给出Fibonacci序列其中一种推广,我们称之为Fibonacci-k序列,并给出 Fibonacci-k序列通项公式的矩阵证明方法. 2 Fibonacci-k序列的定义及符号说明 定义1 对于任一给定的正整数,Fibonacci-k序列定义为: 收稿日期: 作者简介:刘耀斌(1968-),男,山东德州人,在读硕士,讲师,主要从事代数学方面的研究   (3)    (4) 我们称是第n个Fibonacci-k数.显然根据定义可以知道,从开始,第n个Fibonacci-k数是其前面相邻个数的和. 当时,Fibonacci-2序列就是经典的Fibonacci序列. 当时,Fibonacci-3序列为:   于是为:    对于任意的,基本序列关系(4)可以用下列矩阵形式给出:                      (5) 其中 (6) 对于任意一个Fibonacci-k序列都对应着一个上述形式的阶矩阵. 定义2 形如(6)的矩阵称为Fibonacci-k相伴矩阵. 对于Fibonacci-k相伴矩阵,显然有              因此,任意一个Fibonacci-k相伴矩阵都是可逆矩阵. 由(4),(5),通过递推可以得到:           (7) 对于下面使用的一些符号做一说明:表示数域F上 矩阵的集合,表示矩阵的逆矩阵,表示单位矩阵,表示主对角线元素分别为的对角矩阵,表示矩阵的行列式. 3 Fibonacci-k序列通项公式的矩阵证明 文献[2]给出了Fibonacci-k相伴矩阵的特征值的性质以及相邻的个Fibonacci-k数之间的关系,在本文中,我们利用矩阵的对角化理论推导Fibonacci-k序列的通项公式,也就是给出第个Fibonacci-k数与的特征值之间的关系. 定义3 设,若存在可逆的矩阵,使得为对角矩阵,则称矩阵可对角化. 引理1[5]  设,可对角化的充要条件是有个线性无关的特征向量. 引理2[5] 设,对应于不同特征值的特征向量是线性无关的. 引理3[5] 行列式       (8) 定理1  Fibonacci-k相伴矩阵有个不同的特征值. 证明:对于Fibonacci-k相伴矩阵,其特征多项式为如下次多项式: (9) 因此要证明有个不同的特征值,即证明没有重根. 令 且是的根而不是的根,因此只需要证明 没有重根即可.为此我们证明与互素,即证与没有公共根. 因为 所以只有两个有理根(重根)与(单根),而的有理根只可能是,当时,,因此与都不是的根,也就是与没有公共根,所以与互素,没有重根,故没有重根,因此Fibonacci-k相伴矩阵有个不同的特征值. 根据矩阵的对角化理论,由定理1我们可知Fibonacci-k相伴矩阵可以对角化. 定理2 令是Fibonacci-k相伴矩阵的个互不相同的特征值, 设 (),令,则一定可逆,且有 . (10) 证明: 对于的任一特征值都满足,于是有       也就是是对应于特征值的特征向量(),又互不相同,由引理2可知线性无关,亦即矩阵可逆,再由引理1,矩阵一定可以对角化,即           定理得证. 由定理2,又可得到,对于任意的正整数,有 , 即   

文档评论(0)

docinpfd + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

版权声明书
用户编号:5212202040000002

1亿VIP精品文档

相关文档