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定理已证明

二项式定理

命题陈述

对任意非负整数 nn,(x+y)n=∑k=0n(nk)xn−kyk(x+y)^n = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} x^{n-k} y^k,其中 (nk)=n!k!(n−k)!\binom{n}{k} = \frac{n!}{k!(n-k)!}。

为什么成立?

展开 (x+y)n(x+y)^n 就是对 nn 个因子中的每一个选择取 xx 还是取 yy;xn−kykx^{n-k}y^k 的系数正是选出哪 kk 个(在 nn 个因子中)贡献 yy 的方法数,也就是 (nk)\binom{n}{k}。

证明思路

对 nn 用归纳法,借助帕斯卡恒等式 (nk)=(n−1k−1)+(n−1k)\binom{n}{k} = \binom{n-1}{k-1} + \binom{n-1}{k}:把 (x+y)n=(x+y)(x+y)n−1(x+y)^n = (x+y)(x+y)^{n-1} 写出,用归纳假设展开 (x+y)n−1(x+y)^{n-1},把 xx 和 yy 分配到每一项,再从两部分贡献中收集 xn−kykx^{n-k}y^k 的系数,借助帕斯卡恒等式合并即得 (nk)\binom{n}{k}。

证明者

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分步证明

该定理暂无分步证明。

参考文献

  1. Ronald L. Graham, Donald E. Knuth, Oren Patashnik (1994). Concrete Mathematics: A Foundation for Computer Science