문제
ϕ=(1+5)/2일때 Fib(n)이 ϕn/5에 가장 가까운 정수임을 증명하라.
참고)
ψ=(1−5)/2일때
Fib(n)=(ϕn−ψn)/5을 증명하라.
문제로 부터 얻은 것
수학문제를 풀고 마크다운으로 설명하는 짓은 미친 짓이다.
문제풀이
수식이 난해할 수 있으니 천천히 읽어주시기 바랍니다.
a. Fib(n)=(ϕn−ψn)/5 증명
(ϕn−ψn)/5를 변형해 보면 피보나치 수열의 특징을 발견할 수 있다.
f(n)=(ϕn−ψn)/5이라고 하자.
f(n+1)
=(ϕn+1−ψn+1)/5
=(ϕ×ϕn−ψ×ψn)/5
f(n)+f(n+1)=((ϕ+1)ϕn−(ψ+1)ψn)/5
그런데 수를 대입해서 계산해 보면,
ϕ+1=ϕ2,ψ+1=ψ2라는 것을 알수 있으므로
f(n)+f(n+1)
=((ϕ+1)ϕn−(ψ+1)ψn)/5
=((ϕ2)ϕn−(ψ2)ψn)/5
=(ϕn+2−ψn+2)/5
=f(n+2)
∴f(n)+f(n+1)=f(n+2)
f(n)은 피보나치 수열의 규칙을 따름을 알 수 있다.
b. Fib(n)이 ϕn/5에 가장 가까운 정수임을 증명
어떤 수를 x라 하고, x에 가장 가까운 정수를 n이라 한다면,
n은 (x−0.5≤n≤x+0.5)를 만족하는 수이다.
Fib(n)
=(ϕn−ψn)/5
=5ϕn−5ψn
5ϕn - 5ψn≤Fib(n)≤5ϕn+5ψn
만약(5ψn≤0.5) 라면
5ϕn−0.5 ≤Fib(n)≤5ϕn+0.5를 만족한다.
그러므로 5ψn≤0.5를 증명하면 Fib(n)은 ϕn/5에 가장 가까운 수이다.
5ψn≤0.5
ψn≤25
((1−5)/2)n≤25
∵−1<((1−5)/2)<1이기 때문에,
((1−5)/2)1≤25이라면,
((1−5)/2)n≤25이다.
((1−5)/2)≤25
1−5≤5
1≤25
∴5ψn≤0.5
∴ Fib(n)은 ϕn/5에 가장 가까운 정수이다.
난해한 글 읽어주셔서 감사합니다.