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フィボナッチ数列の一般項の式とは?

ふぃぼなっちすうれつのいっぱんこうのしき

フィボナッチ数列一般項の式とは、第n項の値を漸化式を使わず直接求めるための閉じた形の公式(ビネの公式)です。

フィボナッチ数列は、前の2項の和が次の項になる数列(1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, …)ですが、第 n 項の値を漸化式を使わず直接求めるための公式ビネの公式(Binet's formula)です。

公式は次のように表されます。

F(n) = { ((1+√5)/2)ⁿ − ((1−√5)/2)ⁿ } / √5

ここで (1+√5)/2 は黄金比 φ(ファイ)と呼ばれる約1.618の無理数です。もう一方の (1−√5)/2 は約 −0.618 で、絶対値が1より小さいため、n が大きくなるとその項は0に近づき、フィボナッチ数は黄金比の累乗でほぼ決まります。

この公式の導出には、特性方程式を利用した漸化式の解法(行列対角化・母関数法など)が用いられます。公式の特徴は以下のとおりです。

  • 計算結果は必ず整数になる(無理数が消える)
  • 大きな項でも直接計算できる
  • フィボナッチ数と黄金比の深いつながりを示す

フィボナッチ数列は自然界の植物の葉の配列・螺旋構造・芸術のプロポーションなどに現れ、数学・コンピュータ科学・金融工学などで広く応用されています。

使い方・例文

ビネの公式を使えば、フィボナッチ数列の第10項を1から順に足し上げなくても、φ¹⁰を計算することで直接55と求めることができます。

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