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¿Cuántos números de Fibonacci hay en la secuencia

Tengo $I_n = \{2^n + 1, 2^n + 2, 2^n + 3, \dots , 2^{n+1}\}$ y estoy tratando de probar mediante inducción cuántos números de Fibonacci hay.

Primero, la longitud de $I_n$ es $|I_n| = 2^n$ entonces para $F_0 = 1$ y para $F_1 = 1$ pero ¿cómo puedo transformar la fórmula de Binet para mi hipótesis de inducción y de qué exactamente derivarla? La fórmula de Binet en general: $$F_n = \frac { \phi ^n -(- \phi )^n}{ \sqrt {5}}$$ donde $ \phi = \frac {1 + \sqrt {5}}{2}$

Pregunta Cómo probar con la inducción sobre n el número de números de Fibonacci en $I_n$ ?

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DiGi Puntos 1925

Es posible que haya alguna recurrencia que se pueda probar por inducción, pero por el momento no veo ninguna. Sin embargo, es posible obtener una fórmula exacta fea sin usar la inducción.

De la fórmula de Binet no es difícil deducir que

$$F_n= \left\lfloor\frac { \varphi ^n}{ \sqrt5 }+ \frac12\right\rfloor $$

para $n \ge 0$ . Así, $F_n \le m$ si y sólo si

$$ \left\lfloor\frac { \varphi ^n}{ \sqrt5 }+ \frac12\right\rfloor\le m\;,$$

o, de forma equivalente,

$$ \frac { \varphi ^n}{ \sqrt5 }+ \frac12 <m+1\;.$$

Esto a su vez equivale a

$$ \varphi ^n< \sqrt5\left (m+ \frac12\right )$$

y por lo tanto a

$$n< \log_\varphi\sqrt5 + \log_\varphi\left (m+ \frac12\right )\;. \tag {1}$$

Finalmente, ya que $n$ debe ser un número entero, $(1)$ se mantiene si y sólo si

$$n< \left\lceil\log_\varphi\sqrt5 + \log_\varphi\left (m+ \frac12\right ) \right\rceil\ ;, \tag {2}$$

y hay

$$ \left\lceil\log_\varphi\sqrt5 + \log_\varphi\left (m+ \frac12\right ) \right\rceil $$

números enteros no negativos $n$ satisfactoria $(2)$ . Así, el número de números de Fibonacci $F_k$ satisfactoria $2^n<F_k \le 2^{n+1}$ es

$$ \left\lceil\log_\varphi\sqrt5 + \log_\varphi\left (2^{n+1}+ \frac12\right ) \right\rceil - \left\lceil\log_\varphi\sqrt5 + \log_\varphi\left (2^n+ \frac12\right ) \right\rceil\ ;. \tag {3}$$

Tenga en cuenta que para las grandes $n$ tenemos

$$ \sqrt5\left (2^{n+1}+ \frac12\right ) \approx2\cdot\sqrt5\left (2^n+ \frac12\right )\;,$$

así que sin la función de techo la diferencia en $(3)$ sería sobre $ \log_\varphi2\approx 1.44$ y puedes esperar que el valor real sea $1$ o $2$ dependiendo de $n$ .

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