Question

数列：1,1,2,3,5,8,13,21…的通项公式和前n项和？

Answer 1

通项公式
　　（见图）（又叫“比内公式”，是用无理数表示有理数的一个范例。） 　　注：此时a1=1，a2=1，an=a(n-1)+a(n-2）（n>=3,n∈N*）
通项公式的推导
　　斐波那契数列：1、1、2、3、5、8、13、21、…… 　　如果设F(n）为该数列的第n项（n∈N+）。那么这句话可以写成如下形式： 　　F(0) = 0，F(1)=1，F(n)=F(n-1)+F(n-2) (n≥2）， 　　显然这是一个线性递推数列。 　　方法一：利用特征方程（线性代数解法） 　　线性递推数列的特征方程为： 　　X^2=X+1 　　解得 　　X1=(1+√5)/2,，X2=(1-√5)/2。 　　则F(n)=C1*X1^n + C2*X2^n。 　　∵F(1)=F(2)=1。 　　∴C1*X1 + C2*X2。 　　C1*X1^2 + C2*X2^2。 　　解得C1=√5/5，C2=-√5/5。 　　∴F(n)=（√5/5)*{[(1+√5)/2]^n - [(1-√5)/2]^n}（√5表示根号5）。 　　方法二：待定系数法构造等比数列1（初等代数解法） 　　设常数r，s。 　　使得F(n)-r*F(n-1)=s*[F(n-1)-r*F(n-2)]。 　　则r+s=1， -rs=1。 　　n≥3时，有。 　　F(n)-r*F(n-1)=s*[F(n-1)-r*F(n-2)]。 　　F(n-1)-r*F(n-2)=s*[F(n-2)-r*F(n-3)]。 　　F(n-2)-r*F(n-3)=s*[F(n-3)-r*F(n-4)]。 　　…… 　　F(3)-r*F(2)=s*[F(2)-r*F(1)]。 　　联立以上n-2个式子，得： 　　F(n)-r*F(n-1)=[s^(n-2)]*[F(2)-r*F(1)]。 　　∵s=1-r，F(1)=F(2)=1。 　　上式可化简得： 　　F(n)=s^(n-1)+r*F(n-1）。 　　那么： 　　F(n)=s^(n-1)+r*F(n-1）。 　　= s^(n-1) + r*s^(n-2) + r^2*F(n-2）。 　　= s^(n-1) + r*s^(n-2) + r^2*s^(n-3) + r^3*F(n-3）。 　　…… 　　= s^(n-1) + r*s^(n-2) + r^2*s^(n-3) +……+ r^(n-2)*s + r^(n-1)*F(1）。 　　= s^(n-1) + r*s^(n-2) + r^2*s^(n-3) +……+ r^(n-2)*s + r^(n-1）。 　　（这是一个以s^(n-1）为首项、以r^(n-1）为末项、r/s为公比的等比数列的各项的和）。 　　=[s^(n-1)-r^(n-1)*r/s]/(1-r/s）。 　　=(s^n - r^n)/(s-r）。 　　r+s=1， -rs=1的一解为 s=(1+√5)/2，r=(1-√5)/2。 　　则F(n)=（√5/5)*{[(1+√5)/2]^n - [(1-√5)/2]^n}。 　　方法三：待定系数法构造等比数列2（初等代数解法） 　　已知a1=1,a2=1,an=a(n-1)+a(n-2)(n>=3），求数列{an}的通项公式。 　　解 ：设an-αa(n-1)=β（a(n-1)-αa(n-2））。 　　得α+β=1。 　　αβ=-1。 　　构造方程x^2-x-1=0，解得α=(1-√5)/2，β=(1+√5)/2或α=(1+√5)/2，β=(1-√5)/2。 　　所以。 　　an-(1-√5)/2*a(n-1)=(1+√5)/2*(a(n-1)-(1-√5)/2*a(n-2))=[(1+√5)/2]^(n-2)*(a2-(1-√5)/2*a1)`````````1。 　　an-(1+√5)/2*a(n-1)=(1-√5)/2*(a(n-1)-(1+√5)/2*a(n-2))=[(1-√5)/2]^(n-2)*(a2-(1+√5)/2*a1)`````````2。 　　由式1，式2，可得。 　　an=[(1+√5)/2]^(n-2)*(a2-(1-√5)/2*a1)``````````````3。 　　an=[(1-√5)/2]^(n-2)*(a2-(1+√5)/2*a1)``````````````4。 　　将式3*(1+√5)/2-式4*(1-√5)/2，化简得an=(1/√5)*{[(1+√5)/2]^n - [(1-√5)/2]^n}。