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Proporción áurea - casi entero

Déjalo, $a_1=1, b_1=3, c_1=3$ y $d_1=1$

Dónde

$a_2=a_1+c_1,b_2=b_1+d_1, c_2=a_1+b_1+c_1 $ y $d_2=a_1+d_1$

y definimos

$$a_n=a_{n-1}+c_{n-1}$$ $$b_n=b_{n-1}+d_{n-1}$$ $$c_n=a_{n-1}+b_{n-1}+c_{n-1}$$ $$d_n=a_{n-1}+d_{n-1}$$

entonces tenemos esta relación aproximada de implicación de $\phi$

$$a_n\phi^{3/2}+b_n\phi^{1/2}-c_n\phi\approx d_n$$

Dónde $\phi={\sqrt{5}+1\over2}$ que se conoce como la razón áurea, relacionada con los conocidos números de Fibonacci.

Al parecer, $d_n$ es casi un entero para cualquier valor de n. Como $n\to \infty$ vemos $d_n \to$ un número entero

Mi pregunta es: ¿Puede alguien explicar por qué esta parte $a_n\phi^{3/2}+b_n\phi^{1/2}-c_n\phi$ ¿resultan siempre valores casi enteros para cualquier n?

$\phi$ es un número irracional y es interesante ver $\phi$ convierten la ecuación anterior en un resultado casi entero.

Los ejemplos de la ecuación aproximada anterior, dan

$$\phi^{3/2}+3\phi^{1/2}-3\phi \approx 1$$ $$4\phi^{3/2}+4\phi^{1/2}-7\phi \approx 2$$ $$11\phi^{3/2}+6\phi^{1/2}-15\phi \approx 6$$ $$26\phi^{3/2}+12\phi^{1/2}-32\phi \approx 17$$ $$58\phi^{3/2}+29\phi^{1/2}-70\phi \approx 43$$

3voto

Hurkyl Puntos 57397

$$\left( a_n\phi^{3/2}+b_n\phi^{1/2}-c_n\phi - d_n \right) = -(1 - \phi^{1/2})^{n+2} $$

Desde $1 - \varphi^{1/2} \approx -0.272$ sus potencias convergen rápidamente a cero.


Encontré esta fórmula de:

  • El conocimiento de que este tipo de fenómenos suele reducirse a funciones exponenciales con una base pequeña
  • Reconociendo que $1, \phi^{1/2}, \phi, \phi^{3/2}$ forman la base de un campo numérico
  • Ejecutando la recursión hacia atrás para encontrar el $-2$ y $-1$ los términos son $(0,0,0,1)$ y $(0,1,0,1)$ correspondiente a los números $-1$ y $\varphi^{1/2} - 1$ respectivamente.
  • Comprobación numérica de la fórmula

Para demostrar rigurosamente la identidad, uno podría simplemente mostrar que pisar la recursión tiene el mismo efecto que multiplicar por $(1 - \phi^{1/2})$ .

Fue una suerte que la fórmula fuera especialmente sencilla; esperaba tener que trabajar más para encontrarla.

Un enfoque más sistemático para obtener la forma cerrada sería aplicar la teoría de las ecuaciones en diferencias lineales.

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