Suma de una serie que involucra potencias de números de Fibonacci.

Estoy interesado en esta serie:

(1) S pag = norte = 1 ( F norte ) pag 2 norte pag , pag norte ,
dónde F norte son los números de Fibonacci , definidos por la recurrencia
(2) F 1 = 1 , F 2 = 1 , F norte = F norte 1 + F norte 2
o por la fórmula explícita
(3) F norte = ϕ norte ( 1 ϕ ) norte 5 , ϕ = 1 + 5 2 .
Podemos encontrar eso
(4) S 1 = 2 , S 2 = 12 25 , S 3 = 376 2201 , S 4 = 16048 221125 , S 5 = 25697312 765370111 .

  • ¿Podemos probar que S pag es siempre un racional?
  • ¿Podemos encontrar una fórmula general, recurrencia o función generatriz para S pag ?

Actualización: Pude obtener la siguiente fórmula que involucra una suma finita:

(5) S pag = metro = 0 pag ( pag metro ) ( | ( 2 5 ) pag ϕ pag 2 metro + ( 1 ) pag metro + 1 ) 1 .

Respuestas (1)

Una respuesta fácil para la primera mitad: se sabe que para cualquier pag , la secuencia F pag = { ( F norte ) pag } satisface una relación de recurrencia lineal con coeficientes racionales. (Ver, por ejemplo, http://www.maths.surrey.ac.uk/hosted-sites/R.Knott/Fibonacci/Fibonomials.html ) Esto implica que su función generadora (es decir, F pag ( X ) = norte ( F norte ) pag X norte ) es una función racional de X (también con coeficientes racionales). Su suma es entonces solo el valor F pag ( 2 pag ) y por lo tanto es igualmente racional. Incluso debería poder adaptar los métodos en el enlace para darle una forma explícita para la función generadora y, por lo tanto, para su S pag .