Prova visual de teoremas sobre Fibonacci

A famosa série de Fibonacci funciona assim: comece com 1, 1, e o próximo termo é a soma dos dois anteriores:

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, …

É possível visualizar essa bela sequência na forma retangular, aproveitando o fato de que o próximo termo será igual ao lado dos dois anteriores.

Note o sentido da espiral: começa do 1. Direita, para cima, esquerda, para baixo, direita, etc…

Seja Fn o n-ésimo termo da sequência. F1 = 1, F2 =1, F3 = 2, etc…


Teorema: F1 + F3 + F5 + F_(2*n-1) = F_2n

A prova visual consiste em olhar para o eixo y (dos quadrados marcados em vermelho).

Note que F1 + F3 + F5 = F6. E o padrão vale para os próximos itens. Digamos, com F7, também adicionará um valor no eixo y, e que será igual ao tamanho do F8, e assim sucessivamente, para os próximos quadrados que surgirem.

Exemplo: F1 + F3 + F5 = 1 + 2 + 5 = 8

F6 = 8


Teorema: F2 + F4 + F6 + F_(2*n) = F_(2n+1) — 1

Este teorema é muito similar, porém, na horizontal.

Note que F2 + F4 + F6, olhando para a contribuição no eixo x, são iguais ao próximo item (F7), a menos do primeiro valor (1).

Exemplo:

F2 + F4 + F6 = 1 + 3 + 8 = 12

F7–1 = 13–1 = 12


Teorema: F1 + F2 + F3 + F4 + F_n = F_(n+2) — 1

Este é a soma dos dois teoremas anteriores.

Se somar só os ímpares, dá F_n.

Se somar só os pares, dá F_(n+1) — 1.

Então,

Soma = F_n + F_(n+1) — 1

Mas a soma de dois termos Fibonacci consecutivos é o próximo termo Fibonacci:

Soma = F_(n+2) — 1

Exemplo:

F1 + … + F6 = 1 + 1 + 2 + 3 + 5 + 8 = 20

F8–1 = 21–1 = 20

Gif animado da espiral de Fibonacci.

Arnaldo Gunzi, jan 2023.



Veja também:

Forgotten Math

Forgotten Lore - Ideias Técnicas com uma pitada de filosofia.