Доказательство.
Подставим в бином Ньютона a = b = 1.
Доказательство.
Подставим в бином Ньютона a = 1, b = -1.
Шары и перегородки
Рассмотрим задачу: сколько способов представить число n в виде суммы k натуральных слагаемых?
Можно представить её так: набор из n шаров, расположенных в ряд, разделить на k частей, поставив (k-1) перегородок.
В таком виде задача гораздо понятнее, поскольку мы должны выбрать (k-1) мест из (n-1) возможных. А количество сделать это мы знаем - .
Пример.
Сколько способов представить 10 в виде суммы шести натуральных слагаемых?
Решение.
Представим формулировку в таком виде: разбить цепочку из 10 шаров на шесть групп. Для этого достаточно разместить пять перегородок в 9 промежутках. (НАРИСОВАТЬ!)
Это можно сделать способами.
Ответ: .
Можно усложнить задачу: сколько способов представить число n в виде суммы k целых слагаемых, каждое из которых не меньше m?
Эту задачу можно свести к предыдущей: для случая m = 1 решать задачу мы умеем, а для общего случая для xi ≥ m (при i = 1, 2, …, k) можно сделать замену yi = xi – m + 1. Получим задачу для чисел y1, y2, … yk, сумму которых мы можем вычислить:
y1 + y2 + … + yk = (x1 – m + 1) + (x2 – m + 1) + … + (xk – m + 1) = (x1 + x2 + … + xk) + k(-m+1) = n – km + k.
Таким образом, все числа yi натуральные, причём их сумма известна. Такую задачу мы решать уже умеем.
Пример.
Сколько способов представить 100 в виде суммы шести натуральных слагаемых, каждое из которых не меньше 3?
Если каждое из чисел не меньше 1 (то есть натуральное), то способов будет (5 перегородок в 99 промежутков).
Если по условию все , можем сделать замену yi = xi – 2, тогда все , то есть получили задачу для суммы натуральных чисел. При этом сумма всех yi будет на 12 меньше суммы всех xi, то есть будет равна 100 – 12 = 88.
Итак, получили задачу: сколько способов представить число 88 в виде шести натуральных слагаемых? Такую задачу мы умеем решать. Ответ в данном случае будет равен .
Пример.
Сколько способов представить 100 в виде суммы шести натуральных слагаемых, каждое из которых не меньше -4?
Если по условию все , можем сделать замену yi = xi + 5, тогда все , то есть получили задачу для суммы натуральных чисел. При этом сумма всех yi будет на 30 больше суммы всех xi, то есть будет равна 100 +30 = 130.
Сколько способов представить число 130 в виде шести натуральных слагаемых?
Ответ: .
Треугольник Паскаля
Рассмотрим задачу, сочетающую правило сложения и нахождение числа сочетаний. Вывести рекуррентную формулу для подсчета биномиальных коэффициентов.
Выделим из n элементов один и разобьем все k-элементные подмножества на два класса:
- содержащие выделенный элемент и
- не содержащие его.
Первых будет , так как один элемент уже выбран, и из оставшихся n-1 элементов надо выбрать еще k-1 элемент.
Вторых будет , так как один элемент запрещается выбирать, и надо выбрать все k элементов из оставшихся n-1.
Так как любое подмножество (сочетание) принадлежит либо одному, либо другому классу и классы не пересекаются, получаем рекуррентную формулу:
Процесс вычислений по этому рекуррентному соотношению можно представить в виде пирамиды, которая называется треугольником Паскаля:
В этом треугольнике каждое число по выведенной рекуррентной формуле есть сумма двух, стоящих над ним, а по границам треугольника стоят единицы.
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
………………..
Например, (a + b)4 = a4 + 4a3b + 6a2b2 + 4ab3 + b4.