斐波那契數列的一些重要性質及其證明


一.\(gcd(f_{n},f_{n+1})=1\)

證明:

\[\begin{aligned} &gcd(f_{n},f_{n+1})&\\ =&gcd(f_{n},f_{n+1}-f_{n})&\\ =&gcd(f_{n},f_{n-1})&\\ =&……&\\ =&gcd(f_{1},f_{2})&\\ =&1& \end{aligned} \]

二.\(f_{m}=f_{m-n-1}\times f_{n}+f_{m-n}\times f_{n+1}\)

證明:

假設\(n<m\),且\(f_{n}=a,f_{n+1}=b\)
\(f_{n+2}=a+b,f_{n+3}=a+2b,f_{n+4}=2a+3b\)
我們可以發現a和b前面的系數就是一個斐波那契數列,因此\(f_{m}=f_{m-n-1}\times a+f_{m-n} \times b\),得證。
推論:\(f_{n+m}=f_{m-1}\times f_{n}+f_{m}\times f_{n+1}\)

三.\(gcd(f_{n},f_{m})=f_{gcd(n,m)}\)

證明:

由性質二我們知道\(gcd(f_{n},f_{m})=gcd(f_n,f_{m-n-1}\times f_{n}+f_{m-n}\times f_{n+1})\)
又我們知道\(f_{n}|f_{m-n-1}\times f_{n}\),由性質一我們知道\(gcd(f_{n},f_{n+1})=1\),因此

\[gcd(f_{n},f_{m})=gcd(f_{n},f_{n-m}) \]

根據該等式我們即可得證該性質成立。

參考資料:

洛谷P1306博客:傳送門


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