多項式定理

多項式定理

二項式定理的展開式富有規律性、美觀性,體現了數學的美學文化,而多項式定理為二項式定理的推廣。用實際生活中的空盒放球來描述的話,則為:把 n 個有區別的小球放入到 k 個有區別的盒子中(盒內無序),使得第一個盒子裡邊裝有 n1 個小球,第二個盒子裡邊裝有 n2 個小球,…,第 t 個盒子裡邊裝有 nt個小球,並且滿足 n1+n2+...+nt=n,則可以很容易的利用多項式定理得到不同方法總的數目。

定義

多項式定理是德國數學家萊布尼茲首先發現的,他將此發現寫信告訴了瑞士數學家約翰.貝努利,由貝努利完成了定理的證明。

預備知識

記號

為方便起見,定義如下記號:

多項式定理 多項式定理
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其中是非負整數,滿足

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意義:將 n 個元素分為 t 組,使得第 i 組有個元素的方式數,重數分別為的 t 類元素的排列數。

多項式係數的Pascal公式

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定理內容

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設是正整數,則對 t 個實數有

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其中。

定理證明

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是 n 個因式的乘積,其展開式中共有項,我們可以按如下方法將這些項進行分類,設是展開式中任一項,如果在中有個,個,...,個(其中有),則把歸於 類。顯然,屬於類的項的個數等於由個,個,...,個作成的全排列數,為。因此,在的展開式中(合併同類項之後),的係數為,至此該定理得證。

特殊情況

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(1)若取,則有:。

多項式定理 多項式定理

(2)多項式定理是對二項式定理的推廣,在多項式定理中令就得到了二項式定理 。

推論

推論1

(二項式定理)

多項式定理 多項式定理

設 n 為正整數,x 和 y 是任意實數,則有: 。

推論2

多項式定理 多項式定理

設 n 為正整數,x是任意實數,則有:。

推論3

設 n 為正整數,則有:

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(1)(令推論2中 x=1 ,則可得)。

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(2)(令推論2中 x=-1 ,則可得)。

推論4

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(令多項式定理中的,則可得到)。

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