リュカ数列

リュカ数列

初項および第 2 項をそれぞれ $L_0=2,\ L_1=1$ とし、第 3 項以降は
\[L_{n+2}=L_n+L_{n+1}\]
で定義される数列をリュカ数列とよび、この数列の各項をリュカ数 （Lucas number）といいます。一般項は
\[L_n=\phi^n+(1-\phi)^n\]
で与えられます。ここに $\phi$ は黄金比とよばれる定数です：
\[\phi=\left(\frac{1+\sqrt{5}}{2}\right)^n\]
VBA でリュカ数列生成マクロを定義して最初の 20 項を表示させてみましょう。

'[VBA]リュカ数列(Lucas number)生成マクロ

Sub Lucas()

　　Dim i As Long
　　Dim L(20) As Long

　　'初項と第2項のリュカ数
　　L(0) = 2
　　L(1) = 1

　　'L(2)～L(19)までのリュカ数列を生成
　　For i = 2 To 19
　　　　L(i) = L(i - 2) + L(i - 1)
　　Next i

　　'L(0)～L(19)までのリュカ数列を表示
　　For i = 0 To 19
　　　　Debug.Print L(i);
　　Next i

End Sub

'2　1　3　4　7　11　18　29　47　76
'123　199　322　521　843　1364　2207　3571　5778　9349

任意の $n$ を指定して $L_n$ を取得する関数も定義しておきます。
一般項を使うと無理数の計算で丸め誤差が出る（しかもリターンが Double になってしまう）ので、きちんと漸化式を使って計算させます。

'[VBA]リュカ数を取得するユーザー定義関数

Function LucasNumber(n As Long) As Long

　　Dim k As Long
　　Dim L() As Long

　　ReDim L(n)

　　'初項と第2項のリュカ数
　　L(0) = 2
　　L(1) = 1

　　'L(2)～L(n)までのリュカ数列を生成
　　If n > 1 Then
　　　　For k = 2 To n
　　　　　　L(k) = L(k - 2) + L(k - 1)
　　　　Next k
　　End If

　　LucasNumber = L(n)

End Function

$L_{19}$ を取得して 9349 が返ることを確認しておきます。

'[VBA] リュカ数L_19を取得

Sub Test_LucasNumber()
　　Debug.Print LucasNumber(19)
End Sub

'9349

$n$ が大きくなるにつれて、リュカ数列の隣り合う 2 項の比 $L_{n+1}/L_{n}$ は黄金比 $\phi=1.61803398…$ に近づきます。実際には、それほど大きな $n$ をとらなくても十分に良い精度の値が得られます。LucasNumber() 関数を使って $L_{40}/L_{39}$ を計算してみます。

'[VBA]リュカ数列を利用して黄金比の近似値を計算

Sub GoldenRatio()
　　Debug.Print LucasNumber(40) / LucasNumber(39)
End Sub

'1.61803398874989