齊肯多夫定理

齊肯多夫定理

齊肯多夫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。

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。

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