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齊肯多夫定理 |
齊肯多夫(Zeckendorf)定理表示任何正整數都可以表示成若干個不連續的斐波那契數(不包括第一個斐波那契數)之和。這種和式稱為齊肯多夫表述法。[1]
定理定義
對於任何正整數,其齊肯多夫表述法都可以由貪心算法(即每次選出最大可能的斐波那契數)得到。
驗證推導
以F(n)來表示第n個斐波那契數。m為任意正整數。
當m=1,2,3時,因為1=F(2),2=F(3),3=F(4),所以命題成立。下面採用數學歸納法證明定理對任何m均成立。
假設定理對任何小於m的正整數數都成立。下證命題對m也成立。
(1)若m是斐波那契數,則命題對m也成立。
(2)若m不是斐波那契數,設n1是滿足F(n1)< m < F(n1 +1)的最大正整數。
設m'=m-F(n1),則m'=m-F(n1)<F(n1+1)-F(n1)=F(n1-1),即m'<F(n1-1)。
m'<m,所以由歸納假設,m'可以表示成不連續的斐波那契數之和,即m'=F(n2)+F(n3)+...+F(nt),其中n2>n3>...>nt,且是不連續的整數。又m'<F(n1-1),所以n2<n1-1,即n2與n1也是不連續的整數。
故m=F(n1)+m'=F(n1)+F(n2)+F(n3)+...+F(nt),且n1>n2>...>nt是不連續的整數。
因此,命題對m也成立。
綜合(1)(2),由數學歸納法,齊肯多夫定理對任何正整數m都成立。