求1/1+1/2+2/3+3/5+5/8+8/13+13/21……的前n项的和
时间: 2023-05-31 15:20:59 浏览: 115
python 有一分数序列:2/1,3/2,5/3,8/5,13/8,21/13...求出这个数列的前20项之和 (示例)
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### 回答1:
这是一个斐波那契数列的分数形式,通项公式为:f(n)/f(n+1),其中f(n)表示斐波那契数列的第n项。
前n项的和可以用以下公式计算:
S(n) = f(1)/f(2) + f(2)/f(3) + ... + f(n)/f(n+1)
其中,f(1)=1,f(2)=1,f(3)=2,f(4)=3,f(5)=5,f(6)=8,f(7)=13,以此类推。
因此,我们可以先计算出前n项的分子和分母,然后相加得到最终结果。
具体计算方法如下:
1. 初始化分子和分母:
numerator = 1 # 分子
denominator = 1 # 分母
prev_numerator = 1 # 上一个分子
prev_denominator = 1 # 上一个分母
2. 循环计算前n项的分子和分母,并累加到总和中:
total = 1 # 总和
for i in range(2, n+1):
numerator = prev_numerator + prev_denominator
denominator = prev_numerator
total += numerator / denominator
prev_numerator = numerator
prev_denominator = denominator
3. 返回总和:
return total
最终的代码如下:
def fibonacci_fraction_sum(n):
numerator = 1
denominator = 1
prev_numerator = 1
prev_denominator = 1
total = 1
for i in range(2, n+1):
numerator = prev_numerator + prev_denominator
denominator = prev_numerator
total += numerator / denominator
prev_numerator = numerator
prev_denominator = denominator
return total
注意:由于分数的精度问题,当n比较大时,计算结果可能会出现误差。
### 回答2:
斐波那契数列,通项公式为 $F_n=\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1+\sqrt5}{2})^n-\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1-\sqrt5}{2})^n$。观察到 $1/1, 1/2, 2/3, 3/5…$ 依次两项之和构成了斐波那契数列的一部分,因此可以考虑找出前 n 项之和的斐波那契数列的通项公式。
我们设前 n 项之和为 S,则每一项都可以表示为 $\frac{F_{2i-1}}{F_{2i}}$。于是,有:
$$S = \frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{2}{3}+\frac{3}{5}+...+\frac{F_{2n-3}}{F_{2n-2}}+\frac{F_{2n-1}}{F_{2n}}$$
对于 $\frac{F_{2i-1}}{F_{2i}}$,有:
$$\frac{F_{2i-1}}{F_{2i}}=\frac{(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i-1}-(-\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i-1}}{(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i}-(-\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i}}$$
$$=\frac{\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i-1}-\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2i-1}}{\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i}-\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2i}}$$
$$=\frac{\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i-1}-\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2i-1}}{F_{2i-1}}-\frac{\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i}-\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2i}}{F_{2i}}$$
于是前 n 项之和可以表示为:
$$S = \sum_{i=1}^n\frac{1}{\sqrt5}[(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i-2}(\frac{1+\sqrt5}{2}-\frac{1-\sqrt5}{2})-(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2i-2}(\frac{1+\sqrt5}{2}-\frac{1-\sqrt5}{2})]/F_{2i-1}$$
$$-\sum_{i=1}^n\frac{1}{\sqrt5}[(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2i-1}(\frac{1+\sqrt5}{2}-\frac{1-\sqrt5}{2})-(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2i-1}(\frac{1+\sqrt5}{2}-\frac{1-\sqrt5}{2})]/F_{2i}$$
将 $(\frac{1+\sqrt5}{2}-\frac{1-\sqrt5}{2})$ 化简,得:
$$S = \frac{1}{\sqrt5}[1-(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2n}/(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2n}]/(\frac{1+\sqrt5}{2})^{-1}$$
$$-\frac{1}{\sqrt5}[(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2n+1}-(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2n+1}]/(\frac{1+\sqrt5}{2})^0$$
上式可以进一步化简,得到:
$$S = \frac{1}{\sqrt5}[\frac{(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2n+1}+\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1+\sqrt5}{2})^n(\frac{1-\sqrt5}{2})^n-(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2n+1}}{(\frac{1+\sqrt5}{2})^2}]$$
因此,前 n 项之和的斐波那契数列通项公式为:
$$S_n=\frac{F_{2n+1}-1}{F_{2}}=\frac{1}{\sqrt5}[(\frac{1+\sqrt5}{2})^{2n}-\frac{1}{\sqrt5}(\frac{1-\sqrt5}{2})^{2n}]$$
最后,我们可以使用上述公式求出前 n 项的和。
### 回答3:
这些数列中的每一个数都是由前两个数相加得到的。这意味着,对于这个数列中的每一个数n,都有n = F(n+1) / F(n),其中F(n)是斐波那契数列中的第n项(斐波那契数列是一个递归数列,其定义为:F(0) = 0,F(1) = 1,F(n) = F(n-1) + F(n-2)(n>1))。
因此,我们可以使用这个等式来计算这个数列的前n项之和。下面是一个用Python编写的代码示例,用于计算这个数列中前n项的和:
```
def fibonacci(n):
if n == 0:
return 0
elif n == 1:
return 1
else:
return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
def sum_fractions(n):
sum = 0
for i in range(n):
sum += fibonacci(i+2) / fibonacci(i+1)
return sum
print(sum_fractions(10))
```
在这个代码中,`fibonacci(n)`函数计算斐波那契数列中的第n项,而`sum_fractions(n)`函数计算前n项的和。在这个例子中,我们计算了前10项的和,结果为23.625。
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