フィボナッチ数のよく知られた一般化としてフィボナッチ多項式がある.n項目のフィボナッチ多項式をFn(X)と表したとき, 以下の定理が成り立つ.
整数n,kに対して, 以下の等式が成り立つ.Fn(2k+1)(X)=F2k+1(X)Fn(L2k+1(X))
この記事では, ただこの定理を証明するだけである.
証明には次の補題を用いる.
整数m, nに対して, 以下の等式が成り立つ:Fm+n(X)=Fm+1(X)Fn(X)+Fm(X)Fn−1(X).
整数mに対して, 以下の等式が成り立つ:F2m(X)=Fm(X)Lm(X).ただし, Lm(X)はm項目のリュカ多項式である.
関係式Fm+n(X)=Fm+1(X)Fn(X)+Fm(X)Fn−1(X).よりF(n+2)(2k+1)(X)=Fn(2k+1)+2(2k+1)(X)=Fn(2k+1)+1(X)F2(2k+1)(X)+Fn(2k+1)(X)F2(2k+1)−1(X)かつF(n+1)(2k+1)(X)=Fn(2k+1)+(2k+1)(X)=Fn(2k+1)+1(X)F2k+1(X)+Fn(2k+1)(X)F(2k+1)−1(X)より,F(n+2)(2k+1)(X)F2k+1(X)−F(n+1)(2k+1)(X)F2(2k+1)(X)=Fn(2k+1)(X)F2(2k+1)−1(X)F2k+1(X)−Fn(2k+1)(X)F(2k+1)−1(X)F2(2k+1)(X)=Fn(2k+1)(X)(F2(2k+1)−1(X)F2k+1(X)−F(2k+1)−1(X)F2(2k+1)(X))=Fn(2k+1)(X)F2k+1(X)となる.よって,F(n+2)(2k+1)(X)F2k+1(X)=F(n+1)(2k+1)(X)F2(2k+1)(X)+Fn(2k+1)(X)F2k+1(X)となる.ここで, F2(2k+1)(X)=F2k+1(X)L2k+1(X)よりF(n+2)(2k+1)(X)=L2k+1(X)F(n+1)(2k+1)(X)+Fn(2k+1)(X).ここでF0(2k+1)(X)=F0(X)=0,F1(2k+1)(X)=F2k+1(X),F2(2k+1)(X)=F2k+1(X)L2k+1(X)より,Fn(2k+1)(X)=F2k+1(X)Fn(L2k+1(X))となる.
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