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Thursday, 4 July 2024

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2012/2/8 ☆リクエスト画像☆エリアの騎士 ★★リクエスト★★ Neil Erdeさんありがとうございます 2 トラックバック一覧とは、この記事にリンクしている関連ページの一覧です。あなたの記事をここに掲載したいときは、「記事を投稿してこのページにお知らせする」ボタンを押して記事を投稿するか(AutoPageを持っている方のみ)、記事の投稿のときに上のトラックバックURLを送信して投稿してください。 →トラックバックのより詳しい説明へ

例えば 5 乗の展開式を考えると $${}_5 \mathrm{C}_5 a^5 +{}_5 \mathrm{C}_4 a^4b +{}_5 \mathrm{C}_3 a^3b^2 +{}_5 \mathrm{C}_2 a^2b^3 +{}_5 \mathrm{C}_1 ab^4 +{}_5 \mathrm{C}_0 b^5$$ と計算すればいいですね。今回は 5 つの取れる場所があります。 これで $$(a+b)^5=a^5+5a^4b+10a^3b^2+10a^2b^3+5ab^4+b^5$$ と計算できてしまいます。これを 一般的に書いたものが二項定理 なのです。 二項定理は覚えなくても良い?

二項定理の公式と証明をわかりやすく解説（公式・証明・係数・問題）

二項定理にみなさんどんなイメージを持っていますか? なんか 累乗とかCとかたくさん出てくるし長くて難しい… なんて思ってませんか? 確かに数2の序盤で急に長い公式が出てくるとびっくりしますよね! 今回はそんな二項定理について、東大生が二項定理の原理や二項定理を使った問題をわかりやすく解説していきます! 二項定理の原理自体はとっても単純 なので、この記事を読めば二項定理についてすぐ理解できますよ! 二項定理とは?複雑な公式も簡単にわかる! 二項定理とはそもそもなんでしょうか。 まずは公式を確認してみましょう! 【二項定理の公式】 (a+b) n = n C 0 a 0 b n + n C 1 ab n-1 + n C 2 a 2 b n-2 +….. + n C k a k b n-k +….. + n C n-1 a n-1 b+ n C n a n b 0 このように、二項定理の公式は文字や記号だらけでわかりにくいですよね。 (ちなみに、C:組合せの記号の計算が不安な方は 順列や組合せについて解説したこちらの記事 で復習しましょう!) そんな時は実際の例をみてみましょう! 二項定理の公式を超わかりやすく証明！係数を求める問題に挑戦だ！【応用問題も解説】 | 遊ぶ数学. 例えば(x+2) 4 を二項定理を用いて展開すると、 (x+2) 4 =1・x 0 ・2 4 +4・x 1 ・2 3 +6・x 2 ・2 2 +4・x 3 ・2 1 +1・x 4 ・2 0 =16+32x+24x 2 +8x 3 +x 4 となります。 二項定理を使うことで累乗の値が大きくなっても、公式にあてはめるだけで展開できます ね! 二項定理の具体的な応用方法は練習問題でやるとして、ここでは二項定理の原理を学んでいきましょう! 原理がわかればややこしい二項定理の公式の意味もわかりますよ!! それでは再び(x+2) 4 を例に取って考えてみましょう。 まず、(x+2) 4 =(x+2)(x+2)(x+2)(x+2)と書き換えられますよね? この式を展開するということは、4つある(x+2)から、それぞれxか2のいずれかを選択して掛け合わせたものを全て足すということです。 例えば4つある(x+2)のなかで全てxを選択すればx 4 が現れますよね? その要領でxを3つ、2を1つ選択すると2x 3 が現れます。 ここでポイントとなるのが、 xを三つ、2を一つ選ぶ選び方が一通りではない ということです。 四つの(x+2)の中で、どれから2を選ぶかに着目すると、(どこから2を選ぶか決まれば、残りの3つは全てxを選ぶことになりますよね。) 上の図のように4通りの選び方がありますよね?

と疑問に思った方は、ぜひ以下の記事を参考にしてください。 以上のように、一つ一つの項ごとに対して考えていけば、二項定理が導き出せるので、 わざわざすべてを覚えている必要はない 、ということになりますね! 二項定理の公式と証明をわかりやすく解説（公式・証明・係数・問題）. ですので、式の形を覚えようとするのではなく、「 組み合わせの考え方を利用すれば展開できる 」ことを押さえておいてくださいね。 係数を求める練習問題 前の章で二項定理の成り立ちと考え方について解説しました。 では本当に身についた技術になっているのか、以下の練習問題をやってみましょう! (練習問題) (1) $(x+3)^4$ の $x^3$ の項の係数を求めよ。 (2) $(x-2)^6$ を展開せよ。 (3) $(x^2+x)^7$ の $x^{11}$ の係数を求めよ。 解答の前にヒントを出しますので、$5$ 分ぐらいやってみてわからないときはぜひ活用してください^^ それでは解答の方に移ります。 【解答】 (1) 4個から3個「 $x$ 」を選ぶ(つまり1個「 $3$ 」を選ぶ)組み合わせの総数に等しいので、$${}_4{C}_{3}×3={}_4{C}_{1}×3=4×3=12$$ ※3をかけ忘れないように注意! (2) 二項定理を用いて、 \begin{align}(x-2)^6&={}_6{C}_{0}x^6+{}_6{C}_{1}x^5(-2)+{}_6{C}_{2}x^4(-2)^2+{}_6{C}_{3}x^3(-2)^3+{}_6{C}_{4}x^2(-2)^4+{}_6{C}_{5}x(-2)^5+{}_6{C}_{6}(-2)^6\\&=x^6-12x^5+60x^4-160x^3+240x^2-192x+64\end{align} (3) 7個から4個「 $x^2$ 」を選ぶ(つまり3個「 $x$ 」を選ぶ)組み合わせの総数に等しいので、$${}_7{C}_{4}={}_7{C}_{3}=35$$ (3の別解) \begin{align}(x^2+x)^7&=\{x(x+1)\}^7\\&=x^7(x+1)^7\end{align} なので、 $(x+1)^7$ の $x^4$ の項の係数を求めることに等しい。( ここがポイント!) よって、7個から4個「 $x$ 」を選ぶ(つまり3個「 $1$ 」を選ぶ)組み合わせの総数に等しいので、$${}_7{C}_{4}={}_7{C}_{3}=35$$ (終了) いかがでしょう。 全問正解できたでしょうか!

二項定理の公式を超わかりやすく証明！係数を求める問題に挑戦だ！【応用問題も解説】 | 遊ぶ数学

この作業では、x^3の係数を求めましたが、最初の公式を使用すれば、いちいち展開しなくても任意の項の係数を求めることが出来る様になり大変便利です。 二項定理まとめと応用編へ ・二項定理では、二項の展開しか扱えなかったが、多項定理を使う事で三項/四項/・・・とどれだけ項数があっても利用できる。 ・二項定理のコンビネーションの代わりに「同じものを並べる順列」を利用する。 ・多項定理では 二項係数の部分が階乗に変化 しますが、やっていることはほとんど二項定理と同じ事なので、しっかり二項定理をマスターする様にして下さい! 実際には、〜を展開して全ての項を書け、という問題は少なく、圧倒的に「 特定の項の係数を求めさせる問題 」が多いので今回の例題をよく復習しておいて下さい! 二項定理・多項定理の関連記事 冒頭でも触れましたが、二項定理は任意の項の係数を求めるだけでなく、数学Ⅲで「はさみうちの原理」や「追い出しの原理」と共に使用して、極限の証明などで大活躍します。↓ 「 はさみうちの原理と追い出しの原理をうまく使うコツ 」ではさみうちの基本的な考え方を理解したら、 「二項定理とはさみうちの原理を使う極限の証明」 で、二項定理とはさみうちの原理をあわせて使う方法を身につけてください! 二項定理とは？東大生が公式や証明問題をイチから解説！｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」. 「 はさみうちの原理を使って積分の評価を行う応用問題 」 今回も最後までご覧いただき、有難うございました。 質問・記事について・誤植・その他のお問い合わせはコメント欄までお願い致します!

$21^{21}$ を$400$で割った余りを求めよ。 一見何にも関係なさそうな余りを求める問題ですが、なんと二項定理を用いることで簡単に解くことができます! 【解答】 $21=20+1, 400=20^2$であることを利用する。( ここがポイント!) よって、二項定理より、 \begin{align}21^{21}&=(1+20)^{21}\\&=1+{}_{21}{C}_{1}20+{}_{21}{C}_{2}20^2+…+{}_{21}{C}_{21}20^{21}\end{align} ※この数式は少しだけ横にスクロールできます。(スマホでご覧の方対象。) ここで、 $20^2=400$ が含まれている項は400で割り切れるので、前半の $2$ 項のみに着目すると、 \begin{align}1+{}_{21}{C}_{1}20&=1+21×20\\&=421\\&=400+21\end{align} よって、余りは $21$。 この問題は合同式で解くのが一般的なのですが、そのときに用いる公式は二項定理で証明します。 合同式に関する記事 を載せておきますので、ぜひご参考ください。 多項定理 最後に、二項ではなく多項(3以上の項)になったらどうなるか、見ていきましょう。 例題. $(x+y+z)^6$ を展開したとき、 $x^2y^3z$ の項の係数を求めよ。 考え方は二項定理の時と全く同じですが、一つ増えたので計算量がちょっぴり多くなります。 ⅰ) 6個から2個「 $x$ 」を選ぶ組み合わせの総数は、 ${}_6{C}_{2}$ 通り ⅱ) のこり4個から1個「 $z$ 」を選ぶ組み合わせの総数は、 ${}_4{C}_{1}$ 通り 積の法則より、$${}_6{C}_{2}×{}_4{C}_{1}=60$$ 数が増えても、「 組み合わせの総数と等しくなる 」という考え方は変わりません! ※ただし、たとえば「 $x$ 」を選んだとき、のこりの選ぶ候補の個数が「 $x$ 」分少なくなるので、そこだけ注意してください! では、こんな練習問題を解いてみましょう。 問題. $(x^2-3x+1)^{10}$ を展開したとき、 $x^5$ の係数を求めよ。 この問題はどこがむずかしくなっているでしょうか… 少し考えてみて下さい^^ では解答に移ります。 $p+q+r=10$である $0$ 以上の整数を用いて、$$(x^2)^p(-3x)^q×1^r$$と表したとき、 $x^5$ が現れるのは、$$\left\{\begin{array}{l}p=0, q=5, r=5\\p=1, q=3, r=6\\p=2, q=1, r=7\end{array}\right.

二項定理とは？東大生が公式や証明問題をイチから解説！｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」

二項定理・多項定理はこんなに単純! 二項定理に苦手意識を持っていませんか?

=6(通り)分余計にカウントしているので6で割っています。 同様にBは(B1, B2), (B2, B1)の、2! =2通り、Cは4! =24(通り)分の重複分割ることで、以下の 答え 1260(通り)//となります。 二項定理と多項定理の違い ではなぜ同じものを含む順列の計算を多項定理で使うのでしょうか? 上記の二項定理の所でのab^2の係数の求め方を思い出すと、 コンビネーションを使って3つの式からa1個とb2個の選び方を計算しました。 $$_{3}C_{2}=\frac {3! }{2! 1! }$$ 多項定理では文字の選び方にコンビネーションを使うとややこしくなってしまうので、代わりに「同じものを並べる順列」を使用しています。 次に公式の右側を見てみると、各項のp乗q乗r乗(p+q+r=n)となっています。 これは先程同じものを選んだ場合の数に、条件を満たす係数乗したものになっています。 (二項定理では選ぶ項の種類が二個だったので、p乗q乗、p +q=nでしたが、多項定理では選ぶ項の種類分だけ◯乗の数は増えて行きます。) 文字だけでは分かりにくいかと思うので、以下で実例を挙げます。 多項定理の公式の実例 実際に例題を通して確認していきます。 \(( 2x^{2}+x+3)^{3}において、x^{3}\)の係数を求めよ。 多項定理の公式を使っていきますが、場合分けが必要な事に注意します。 (式)を3回並べてみましょう。 \((2x^{2}+x+3)( 2x^{2}+x+3)( 2x^{2}+x+3)\) そして(式)(式)(式)の中から、x^3となるかけ方を考えると「xを3つ」選ぶ時と、 「2x 2 を1つ、xを1つ、3を1つ」選ぶ時の2パターンあります。 各々について一般項の公式を利用して、 xを3つ選ぶ時は、 $$\frac {3! }{3! 0! 0! }× 2^{0}× 1^{3}× 3^{0}=1$$ 「2x 2 を1つ、xを1つ、3を1つ」選ぶ時は、 $$\frac {3! }{1! 1! 1! }\times 2^{1}\times 1^{1}\times 3^{1}=36$$ 従って、1+36=37がx^3の係数である//。 ちなみに、実際に展開してみると、 \(8x^{6}+12x^{5}+42x^{4}+37x^{3}+63x^{2}+27x+27\) になり、確かに一致します!