[数学记录] T345384 高维立方体

发布时间 2023-08-09 19:47:57作者: xishanmeigao

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现在我们定义一个函数(注意在 \(n<1\) 时这个函数的值是 \(0\)):

\[f(n)=\sum_{i=1}^n\operatorname{fib}^2(i) \]

需要求出:

\[\sum_{i=1}^n\operatorname{fib}(i)\cdot(f(i-2)+\operatorname{fib}^2(i)+\operatorname{fib}(i)) \]

对于所有数据,\(1\le T\le 2\times 10^5\)\(1\le n\le 10^{18}\)\(2\le p\le 10^9+7\)

很有意思的题

先对 \(\rm fib^2(i)\) 进行化简,裂项一下得:

\[\begin{aligned}\text{fib}^2(i)&=\left(\text{fib}(i+1)-\text{fib}(i-1)\right)\text{fib}(i))\\&=\text{fib}(i+1)\text{fib}(i)-\text{fib}(i)\text{fib}(i-1)\end{aligned} \]

所以

\[f(n)=\sum_{i=1}^n{\text{fib}(i+1)\text{fib}(i)-\text{fib}(i)\text{fib}(i-1)=\text{fib}(n+1)\text{fib}(n)} \]

\(f(i-2)\) 代入原式得:

\[\begin{aligned}&\text{fib}(i)\left(\text{fib}(i-1)\text{fib}(i-2)+\text{fib}^2(i)+\text{fib}(i)\right)\\=\:&\text{fib}(i)(\text{fib}(i-1)\text{fib}(i-2)+\text{fib}(i+1)\text{fib}(i)-\text{fib}(i)\text{fib}(i-1))+\text{fib}^2(i)\\=\:&\text{fib}(i)[\:\:\text{fib}(i+1)\text{fib}(i)-\text{fib}(i-1)(\:\text{fib}(i)-\text{fib}(i-2)\:)\:\:]+\text{fib}^2(i)\\=\:&\text{fib}(i+1)\text{fib}^2(i)-\text{fib}^2(i)\text{fib}(i-1)+\text{fib}^2(i)\end{aligned} \]

求和得:

\[\text{fib}(n+1)\text{fib}^2(n)+\text{fib}(n+1)\text{fib}(n) \]