Question Number 222271 by MrGaster last updated on 21/Jun/25

$${y}=\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}\right)^{\mathrm{10}} ,\mathrm{Prove}:{y}=\frac{\mathrm{123}+\mathrm{55}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by Rasheed.Sindhi last updated on 21/Jun/25

$${let}\:{x}=\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\:}{\mathrm{2}}\:\Rightarrow{y}={x}^{\mathrm{10}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\mathrm{2}{x}−\mathrm{1}=\sqrt{\mathrm{5}}\: \\ $$$$\:\:\:\mathrm{4}{x}^{\mathrm{2}} −\mathrm{4}{x}+\mathrm{1}=\mathrm{5} \\ $$$$\:\:{x}^{\mathrm{2}} −{x}−\mathrm{1}=\mathrm{0} \\ $$$$\:\:{x}^{\mathrm{2}} ={x}+\mathrm{1} \\ $$$$\:\:{x}^{\mathrm{4}} ={x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}=\left({x}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{2}{x}+\mathrm{1}=\mathrm{3}{x}+\mathrm{2} \\ $$$$\:{x}^{\mathrm{5}} =\mathrm{3}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{2}{x}=\mathrm{3}\left({x}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{2}{x}=\mathrm{5}{x}+\mathrm{3} \\ $$$${x}^{\mathrm{10}} =\mathrm{25}{x}^{\mathrm{2}} +\mathrm{30}{x}+\mathrm{9}=\mathrm{25}\left({x}+\mathrm{1}\right)+\mathrm{30}{x}+\mathrm{9} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\mathrm{55}{x}+\mathrm{34} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:\:=\mathrm{55}\left(\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\:}{\mathrm{2}}\right)+\mathrm{34} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:=\frac{\mathrm{55}+\mathrm{55}\sqrt{\mathrm{5}}\:+\mathrm{68}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\:\:\:\:\:\:{y}=\frac{\mathrm{123}+\mathrm{55}\sqrt{\mathrm{5}}\:}{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by MrGaster last updated on 21/Jun/25

$$\phi=\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$$$\phi^{{n}} ={F}_{{n}} \phi+{F}_{{n}−\mathrm{1}} \\ $$$${F}_{{n}} ={F}_{{n}−\mathrm{1}} +{F}_{{n}−\mathrm{2}} ,{F}_{\mathrm{0}} =\mathrm{0},{F}_{\mathrm{1}} =\mathrm{1} \\ $$$${F}_{\mathrm{2}} ={F}_{\mathrm{1}} +{F}_{\mathrm{0}} =\mathrm{1} \\ $$$${F}_{\mathrm{3}} ={F}_{\mathrm{2}} +{F}_{\mathrm{1}} =\mathrm{2} \\ $$$${F}_{\mathrm{4}} ={F}_{\mathrm{3}} +{F}_{\mathrm{2}} =\mathrm{3} \\ $$$${F}_{\mathrm{5}} ={F}_{\mathrm{4}} +{F}_{\mathrm{3}} =\mathrm{5} \\ $$$${F}_{\mathrm{6}} ={F}_{\mathrm{5}} +{F}_{\mathrm{4}} =\mathrm{8} \\ $$$${F}_{\mathrm{7}} ={F}_{\mathrm{6}} +{F}_{\mathrm{5}} =\mathrm{13} \\ $$$${F}_{\mathrm{8}} ={F}_{\mathrm{7}} +{F}_{\mathrm{6}} =\mathrm{21} \\ $$$${F}_{\mathrm{9}} ={F}_{\mathrm{8}} +{F}_{\mathrm{7}} =\mathrm{34} \\ $$$${F}_{\mathrm{10}} ={F}_{\mathrm{9}} +{F}_{\mathrm{8}} =\mathrm{55} \\ $$$$\phi^{\mathrm{10}} ={F}_{\mathrm{10}} \phi+{F}_{\mathrm{9}} =\mathrm{55}\centerdot\frac{\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}+\mathrm{34} \\ $$$$=\frac{\mathrm{55}\left(\mathrm{1}+\sqrt{\mathrm{5}}\right)}{\mathrm{2}}+\mathrm{34}=\frac{\mathrm{55}+\mathrm{55}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}}+\frac{\mathrm{68}}{\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{55}+\mathrm{55}\sqrt{\mathrm{5}}+\mathrm{68}}{\mathrm{2}}=\frac{\mathrm{123}+\mathrm{55}\sqrt{\mathrm{5}}}{\mathrm{2}} \\ $$