Числа Люка або ряд Люка — цілочисельна послідовність, яка названа на честь математика Франсуа Едуара Анатоля Люка (1842–1891), який вивчав як цю послідовність, так і тісно пов’язані числа Фібоначчі. Числа Люка та числа Фібоначчі утворюють доповняльні випадки послідовностей Люка.
Послідовність Люка має таке саме рекурсивне співвідношення як і послідовність Фібоначчі, де кожен доданок є сумою двох попередніх доданків, але з різними початковими значеннями. Це приводить до послідовності, де відношення послідовних доданків наближаються до золотого перерізу, і фактично самі члени є наближеннями цілих степенів золотого перерізу. Послідовність також має різноманітні взаємозв’язки з числами Фібоначчі. Наприклад, додавання будь-яких двох чисел Фібоначчі, розділених двома членами в послідовності Фібоначчі, приводить числа Люка між ними.
Кілька перших чисел Люка
Означення
Аналогічно до чисел Фібоначчі, кожне число Люка визначається як сума двох безпосередніх попередніх членів, утворюючи тим самим ( цілочисельну послідовність Фібоначчі). Перші два числа Люка — це та на відміну від перших двох чисел Фібоначчі та . Незважаючи на тісний зв’язок в означенні, числа Люка та Фібоначчі мають різні властивості.
Числа Люка можуть бути визначені наступним чином:
(де — або натуральне число).
Послідовність перших дванадцяти чисел Люка наступна:
- 2, 1, 3, 4, 7, 11, 18, 29, 47, 76, 123, 199, 322, 521, 843, 1364, 2207, 3571, 5778, 9349, ... . послідовність A000032 з Онлайн енциклопедії послідовностей цілих чисел, OEIS
Усі цілочисельні послідовності типу Фібоначчі з’яляються у зсувній формі як рядки [en]; сама послідовність Фібоначчі є першим рядком, а послідовність Люка — другим рядком. Також, як і всі цілочисельні послідовності типу Фібоначчі, відношення між двома послідовними числами Люка збігається до золотого перерізу.
Узагальнення на від’ємні цілі числа
Використовуючи , можна розширити числа Люка на від’ємні цілі числа, щоб отримати подвійно нескінченну послідовність:
- ..., −11, 7, −4, 3, −1, 2, 1, 3, 4, 7, 11, ... (значення для ).
Формула значень з від’ємними індексами в цій послідовності
Зв’язок з числами Фібоначчі
Числа Люка пов’язані з числами Фібоначчі багатьма тотожностями. Серед них такі:
- ,
- ,
- , а отже якщо наближається до співвідношення наближається до ,
- ,
- ,
- ,
- , зокрема, .
Їх замкнена формула подана як
де це золотий перетин. Інакше, для величина виразу менше ніж є найближчим цілим числом до або, що еквівалентно, ціла частина , також записується як . Поєднуючи вищесказане з формулою Біне
одержуємо формулу для :
Подільність чисел Люка
Перший підхід до питання про подільність на ціле число полягає у вивченні послідовності залишків від за модулем : ця послідовність перевіряє (в ) одну і ту ж рекурентність і, отже, є періодичною з періодом не більше (довжини періодів функції утворюють послідовність періодів Пізано, послідовність A001175 з Онлайн енциклопедії послідовностей цілих чисел, OEIS). Точніше, дослідження цієї рекурентності та співвідношення , у полі (де - просте число) призводить до результатів, подібних до тих, що були отримані для послідовності Фібоначчі.
Ми також показуємо, що жодне число Люка не ділиться на число Фібоначчі .
Відношення конгруентності
Якщо є числом Фібоначчі, тоді жодне число Люка не ділиться на .
відповідає якщо є простим, але деякі складені значення також мають цю властивість. Це [en].
конгруентно .
Прості числа Люка
Просте число Люка — це число Люка, яке є простим. Перші кілька простих чисел Люка
- 2, 3, 7, 11, 29, 47, 199, 521, 2207, 3571, 9349, 3010349, 54018521, 370248451, 6643838879, ... послідовність A005479 з Онлайн енциклопедії послідовностей цілих чисел, OEIS.
Індекси цих простих чисел (наприклад, )
- 0, 2, 4, 5, 7, 8, 11, 13, 16, 17, 19, 31, 37, 41, 47, 53, 61, 71, 79, 113, 313, 353, 503, 613, 617, 863, 1097, 1361, 4787, 4793, 5851, 7741, 8467, ... послідовність A001606 з Онлайн енциклопедії послідовностей цілих чисел, OEIS.
Якщо є простим, тоді дорівнює , є простим або степенем . є простим для , і і жодних інших відомих значень .
Генерування рядів
Нехай
буде генератрисою чисел Люка. Шляхом прямого обчислення,
який можна перегрупувати як
Розкладання на прості дроби задає
де — золотий перетин і є його спряженим.
Многочлени Люка
Так само, [en]виводяться з чисел Фібоначчі, [en] є [en], отриманою з чисел Люка.
Застосування
Числа Люка є другою за поширеністю схемою у соняшників після чисел Фібоначчі, коли враховуються спіралі за годинниковою стрілкою та проти годинникової стрілки, згідно з аналізом 657 соняшників у 2016 році.
Див. також
Примітки
- Weisstein, Eric W. “Lucas Number”. mathworld.wolfram.com. Retrieved 2020-08-11.
- Parker, Matt (2014). “13”. Things to Make and Do in the Fourth Dimension. Farrar, Straus and Giroux. p. 284. .
- Parker, Matt (2014). “13”. Things to Make and Do in the Fourth Dimension. Farrar, Straus and Giroux. p. 282. .
- T. Lengyel, The order of the Fibonacci and the Lucas numbers, Fibonacci Quarterly, 1995.
- Thomas Jeffery et Rajesh Pereira, Divisibility Properties of the Fibonacci, Lucas, and Related Sequences, 2013.
- Chris Caldwell, “The Prime Glossary: Lucas prime” from The Prime Pages
- Swinton, Jonathan; Ochu, Erinma; null, null (2016). Novel Fibonacci and non-Fibonacci structure in the sunflower: results of a citizen science experiment. Royal Society Open Science. 3 (5): 160091. Bibcode:2016RSOS....360091S. doi:10.1098/rsos.160091. PMC 4892450. PMID 27293788.
Зовнiшнi посилання
- Hazewinkel, Michiel, ред. (2001), polynomials Lucas polynomials, Математична енциклопедія, , ISBN
- Weisstein, Eric W. Lucas Number(англ.) на сайті Wolfram MathWorld.
- Weisstein, Eric W. Lucas Polynomial(англ.) на сайті Wolfram MathWorld.
- "", Dr Ron Knott
- послідовність A000032 з Онлайн енциклопедії послідовностей цілих чисел, OEIS
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Ne plutati z poslidovnostyami Lyuka zagalnij klas poslidovnostej do yakogo nalezhat chisla Lyuka Chisla Lyuka abo ryad Lyuka cilochiselna poslidovnist yaka nazvana na chest matematika Fransua Eduara Anatolya Lyuka 1842 1891 yakij vivchav yak cyu poslidovnist tak i tisno pov yazani chisla Fibonachchi Chisla Lyuka ta chisla Fibonachchi utvoryuyut dopovnyalni vipadki poslidovnostej Lyuka Poslidovnist Lyuka maye take same rekursivne spivvidnoshennya yak i poslidovnist Fibonachchi de kozhen dodanok ye sumoyu dvoh poperednih dodankiv ale z riznimi pochatkovimi znachennyami Ce privodit do poslidovnosti de vidnoshennya poslidovnih dodankiv nablizhayutsya do zolotogo pererizu i faktichno sami chleni ye nablizhennyami cilih stepeniv zolotogo pererizu Poslidovnist takozh maye riznomanitni vzayemozv yazki z chislami Fibonachchi Napriklad dodavannya bud yakih dvoh chisel Fibonachchi rozdilenih dvoma chlenami v poslidovnosti Fibonachchi privodit chisla Lyuka mizh nimi Kilka pershih chisel Lyuka 2 1 3 4 7 11 18 29 47 76 123 displaystyle 2 1 3 4 7 11 18 29 47 76 123 dots OznachennyaAnalogichno do chisel Fibonachchi kozhne chislo Lyuka viznachayetsya yak suma dvoh bezposerednih poperednih chleniv utvoryuyuchi tim samim cilochiselnu poslidovnist Fibonachchi Pershi dva chisla Lyuka ce L 0 2 textstyle L 0 2 ta L 1 1 textstyle L 1 1 na vidminu vid pershih dvoh chisel Fibonachchi F 0 0 textstyle F 0 0 ta F 1 1 textstyle F 1 1 Nezvazhayuchi na tisnij zv yazok v oznachenni chisla Lyuka ta Fibonachchi mayut rizni vlastivosti Chisla Lyuka mozhut buti viznacheni nastupnim chinom L n 2 yaksho n 0 1 yaksho n 1 L n 1 L n 2 yaksho n gt 1 displaystyle L n begin cases 2 amp text yaksho n 0 1 amp text yaksho n 1 L n 1 L n 2 amp text yaksho n gt 1 end cases de n textstyle n 0 textstyle 0 abo naturalne chislo Poslidovnist pershih dvanadcyati chisel Lyuka nastupna 2 1 3 4 7 11 18 29 47 76 123 199 322 521 843 1364 2207 3571 5778 9349 poslidovnist A000032 z Onlajn enciklopediyi poslidovnostej cilih chisel OEIS Usi cilochiselni poslidovnosti tipu Fibonachchi z yalyayutsya u zsuvnij formi yak ryadki en sama poslidovnist Fibonachchi ye pershim ryadkom a poslidovnist Lyuka drugim ryadkom Takozh yak i vsi cilochiselni poslidovnosti tipu Fibonachchi vidnoshennya mizh dvoma poslidovnimi chislami Lyuka zbigayetsya do zolotogo pererizu Uzagalnennya na vid yemni cili chislaVikoristovuyuchi L n 2 L n L n 1 textstyle L n 2 L n L n 1 mozhna rozshiriti chisla Lyuka na vid yemni cili chisla shob otrimati podvijno neskinchennu poslidovnist 11 7 4 3 1 2 1 3 4 7 11 znachennya L n displaystyle L n dlya 5 n 5 displaystyle 5 leq n leq 5 Formula znachen z vid yemnimi indeksami v cij poslidovnosti L n 1 n L n displaystyle L n 1 n L n Zv yazok z chislami FibonachchiChisla Lyuka pov yazani z chislami Fibonachchi bagatma totozhnostyami Sered nih taki L n F n 1 F n 1 F n 2 F n 1 F n 2 F n 2 textstyle L n F n 1 F n 1 F n 2F n 1 F n 2 F n 2 L m n L m 1 F n L m F n 1 textstyle L m n L m 1 F n L m F n 1 L n 2 5 F n 2 4 1 n textstyle L n 2 5F n 2 4 1 n a otzhe yaksho n textstyle n nablizhayetsya do textstyle infty spivvidnoshennya L n F n textstyle frac L n F n nablizhayetsya do 5 textstyle sqrt 5 F 2 n L n F n textstyle F 2n L n F n L 2 n 5 F n 2 2 1 n L n 2 2 1 n textstyle L 2n 5F n 2 2 1 n L n 2 2 1 n F n k 1 k F n k L k F n textstyle F n k 1 k F n k L k F n L n k 1 k L n k 5 F n F k textstyle L n k 1 k L n k 5F n F k zokrema F n L n 1 L n 1 5 textstyle F n L n 1 L n 1 over 5 Yih zamknena formula podana yak L n f n 1 f n f n f n 1 5 2 n 1 5 2 n displaystyle L n varphi n 1 varphi n varphi n varphi n left 1 sqrt 5 over 2 right n left 1 sqrt 5 over 2 right n de f textstyle varphi ce zolotij peretin Inakshe dlya n gt 1 textstyle n gt 1 velichina virazu f n textstyle varphi n menshe nizh 1 2 textstyle 1 2 L n textstyle L n ye najblizhchim cilim chislom do f n textstyle varphi n abo sho ekvivalentno cila chastina f n 1 2 textstyle varphi n 1 2 takozh zapisuyetsya yak f n 1 2 textstyle lfloor varphi n 1 2 rfloor Poyednuyuchi visheskazane z formuloyu Bine F n f n 1 f n 5 displaystyle F n frac varphi n 1 varphi n sqrt 5 oderzhuyemo formulu dlya f n textstyle varphi n f n L n F n 5 2 displaystyle varphi n L n F n sqrt 5 over 2 Podilnist chisel LyukaPershij pidhid do pitannya pro podilnist L n textstyle L n na cile chislo a textstyle a polyagaye u vivchenni poslidovnosti zalishkiv vid L n textstyle L n za modulem a textstyle a cya poslidovnist r n textstyle r n pereviryaye v Z a Z textstyle Z aZ odnu i tu zh rekurentnist r n 2 r n 1 r n textstyle r n 2 r n 1 r n i otzhe ye periodichnoyu z periodom ne bilshe a 2 textstyle a 2 dovzhini periodiv funkciyi a textstyle a utvoryuyut poslidovnist periodiv Pizano poslidovnist A001175 z Onlajn enciklopediyi poslidovnostej cilih chisel OEIS Tochnishe doslidzhennya ciyeyi rekurentnosti ta spivvidnoshennya L n F 2 n F n textstyle L n F 2n F n u poli Z p Z textstyle Z pZ de p displaystyle p proste chislo prizvodit do rezultativ podibnih do tih sho buli otrimani dlya poslidovnosti Fibonachchi Mi takozh pokazuyemo sho zhodne chislo Lyuka ne dilitsya na chislo Fibonachchi F n 5 displaystyle F n geqslant 5 Vidnoshennya kongruentnostiYaksho F n 5 textstyle F n geq 5 ye chislom Fibonachchi todi zhodne chislo Lyuka ne dilitsya na F n textstyle F n L n textstyle L n vidpovidaye 1 mod n textstyle 1 mod n yaksho n textstyle n ye prostim ale deyaki skladeni znachennya n textstyle n takozh mayut cyu vlastivist Ce en L n L n 4 textstyle L n L n 4 kongruentno 0 mod 5 textstyle 0 mod 5 Prosti chisla LyukaProste chislo Lyuka ce chislo Lyuka yake ye prostim Pershi kilka prostih chisel Lyuka 2 3 7 11 29 47 199 521 2207 3571 9349 3010349 54018521 370248451 6643838879 poslidovnist A005479 z Onlajn enciklopediyi poslidovnostej cilih chisel OEIS Indeksi cih prostih chisel napriklad L 4 7 textstyle L 4 7 0 2 4 5 7 8 11 13 16 17 19 31 37 41 47 53 61 71 79 113 313 353 503 613 617 863 1097 1361 4787 4793 5851 7741 8467 poslidovnist A001606 z Onlajn enciklopediyi poslidovnostej cilih chisel OEIS Yaksho L n textstyle L n ye prostim todi n textstyle n dorivnyuye 0 textstyle 0 ye prostim abo stepenem 2 textstyle 2 L 2 m textstyle L 2 m ye prostim dlya m 1 2 3 textstyle m 1 2 3 i 4 textstyle 4 i zhodnih inshih vidomih znachen m textstyle m Generuvannya ryadivNehaj F x 2 x 3 x 2 4 x 3 n 0 L n x n displaystyle Phi x 2 x 3x 2 4x 3 cdots sum n 0 infty L n x n bude generatrisoyu chisel Lyuka Shlyahom pryamogo obchislennya F x L 0 L 1 x n 2 L n x n 2 x n 2 L n 1 L n 2 x n 2 x n 1 L n x n 1 n 0 L n x n 2 2 x x F x 2 x 2 F x displaystyle begin aligned Phi x amp L 0 L 1 x sum n 2 infty L n x n amp 2 x sum n 2 infty L n 1 L n 2 x n amp 2 x sum n 1 infty L n x n 1 sum n 0 infty L n x n 2 amp 2 x x Phi x 2 x 2 Phi x end aligned yakij mozhna peregrupuvati yak F x 2 x 1 x x 2 displaystyle Phi x frac 2 x 1 x x 2 Rozkladannya na prosti drobi zadaye F x 1 1 f x 1 1 ϕ x displaystyle Phi x frac 1 1 varphi x frac 1 1 phi x de f 1 5 2 textstyle varphi frac 1 sqrt 5 2 zolotij peretin i ϕ 1 5 2 textstyle phi frac 1 sqrt 5 2 ye jogo spryazhenim Mnogochleni LyukaTak samo en vivodyatsya z chisel Fibonachchi en L n x textstyle L n x ye en otrimanoyu z chisel Lyuka ZastosuvannyaChisla Lyuka ye drugoyu za poshirenistyu shemoyu u sonyashnikiv pislya chisel Fibonachchi koli vrahovuyutsya spirali za godinnikovoyu strilkoyu ta proti godinnikovoyi strilki zgidno z analizom 657 sonyashnikiv u 2016 roci Div takozhUzagalnennya chisel FibonachchiPrimitkiWeisstein Eric W Lucas Number mathworld wolfram com Retrieved 2020 08 11 Parker Matt 2014 13 Things to Make and Do in the Fourth Dimension Farrar Straus and Giroux p 284 ISBN 978 0 374 53563 6 Parker Matt 2014 13 Things to Make and Do in the Fourth Dimension Farrar Straus and Giroux p 282 ISBN 978 0 374 53563 6 T Lengyel The order of the Fibonacci and the Lucas numbers Fibonacci Quarterly 1995 Thomas Jeffery et Rajesh Pereira Divisibility Properties of the Fibonacci Lucas and Related Sequences 2013 Chris Caldwell The Prime Glossary Lucas prime from The Prime Pages Swinton Jonathan Ochu Erinma null null 2016 Novel Fibonacci and non Fibonacci structure in the sunflower results of a citizen science experiment Royal Society Open Science 3 5 160091 Bibcode 2016RSOS 360091S doi 10 1098 rsos 160091 PMC 4892450 PMID 27293788 Zovnishni posilannyaHazewinkel Michiel red 2001 polynomials Lucas polynomials Matematichna enciklopediya Springer ISBN 978 1 55608 010 4 Weisstein Eric W Lucas Number angl na sajti Wolfram MathWorld Weisstein Eric W Lucas Polynomial angl na sajti Wolfram MathWorld Dr Ron Knott poslidovnist A000032 z Onlajn enciklopediyi poslidovnostej cilih chisel OEIS