对于表格的编号$a+b\sqrt{2}$具有非负整数美元$和十亿美元$,定义其长度为从零开始获取所需的最少步数,其中允许的步数为$x\mapsto x+1$和$x\mapsto\sqrt{2} x个$.然后问题要求计算给定长度的数字。
现在应该很容易通过归纳法显示以下内容:
- 如果美元$很奇怪,那么最后一步必须是$x\mapsto x+1$(这很明显)。
- 如果美元$则可以采取最后一步$x\mapsto\sqrt{2} x个$,除非 $a+b\sqrt{2}=2$.
编辑:这是一个证据。让$\ell(x)$长度为x美元$.
引理。写入$x=a_0+a_1\sqrt{2}+a_2\sqrt}2}^2+\ldots+a_k\sqrt[2}^k$具有$a_j\in\{0,1\}$和$a_k=1$.
如果$x>\sqrt{2}$,然后$\ell(x)=k+\#\{j:aj=1\}-(1-a{k-1})$.
证明。写入$\ell'(x)=k+\#\{j:aj=1\}-(1-a{k-1})$.通过归纳法证明x美元$(所有可能的x美元$有自然数的顺序类型)。我们有$\ell(1+\sqrt{2})=3=\ell'(1+\sqrt{2])$.所以假设$x\ge 2美元$.如果$a_0=1$,那么$\ell(x)=\ell$(这需要$0\neq k-1$,以便改变$a_0美元$从1到0不影响$a{k-1}$).如果$a_0=0$,那么$\ell(x)\le\ell(x/\sqrt{2})+1=\ell'(x/\sqrt{2})+1=\ell'(x)$,所以我们需要展示那个$\ell'(x-1)\ge\ell(x/\sqrt{2})=\ell'$.我们可以假设$x>2$,自引理的主张支持$x=2$有理部分(表示美元$第页,共页x美元$必须至少为2(必须为正数,否则为x-1美元$不符合要求的形式,甚至因为$a_0=0$). 然后进入x-1美元$,任何一个千美元$保持不变,我们有相同或更多的1在$a_j(美元)$,其中显示$\ell“(x-1)\ge\ell”(x)-1$(注意$a{k-1}$可能从1更改为0。)或者其他千美元$变小;然后美元=2^m$和k美元=200万$在里面x美元$、和美元=2^m-1$,200万美元-1$在里面x-1美元$。所以我们减少千美元$至少增加1,但增加1的数量百万美元-1$还要注意的是$a{k-1}$只能改变从1到0,如果千美元$下降了2。所以$\ell“(x-1)\ge\ell”(x)+m-2\ge\ell'(x)-1$和以前一样。$\盒$
假设这样,我们可以安排我们的数字$a+b\sqrt{2}$变成一棵有根的树根为零,其中奇数(表示奇数美元$)只有一个(偶数)子项,而偶数有两个子项,一个奇数,一个偶数。有两个例外:奇数节点$1$有两个孩子$2$和$\sqrt{2}$,和偶数节点$\sqrt{2}$只有一个孩子$1+\sqrt{2}美元$.所以n美元$树的第个级别,用于$n\ge第3页$,由n美元$第个级别常见的斐波那契树(想想兔子)(有根$0$$1$),一起使用(n-2美元$)斐波那契树的第二级(带根$\sqrt{2}$$1+\sqrt{2}美元$).这给了$F_n+F_{n-2}=L_{n-1}$对于距离处的节点数n美元$从根开始。