Перейти к содержанию

Биномиальная теорема

Математика Алгебра Сложность 3/5

Начало урока

Бином Ньютона

Полное руководство: от простых разложений до обобщённого ряда Ньютона


1. Формулировка и обозначения

Главная идея

Как разложить $(a+b)^n$, не перемножая скобки $n$ раз? Бином Ньютона даёт ответ в виде замкнутой формулы в одну строку.

$$\boxed{(a+b)^{n} = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k}\, a^{\,n-k}\, b^{\,k}, \qquad n\in\mathbb{Z}_{\ge 0}}$$

Здесь биномиальный коэффициент определяется как

$$\binom{n}{k} = \frac{n!}{k!\,(n-k)!}, \qquad 0\le k\le n.$$

Он показывает количество способов выбрать $k$ объектов из $n$ объектов (порядок не важен, без повторений). Распространённые альтернативные обозначения: $C(n,k)$, ${}^{n}C_{k}$, $C_{k}^{n}$ и $\displaystyle\binom{n}{k}$ (читается «из $n$ по $k$»).

Важное наблюдение: Разложение содержит ровно $n+1$ слагаемых (по одному для каждого значения $k=0,1,\dots,n$). Например, $(a+b)^4$ содержит $5$ слагаемых.

Запишем первые несколько степеней в явном виде:

$n$Разложение $(a+b)^n$Слагаемых
0$1$1
1$a+b$2
2$a^2+2ab+b^2$3
3$a^3+3a^2b+3ab^2+b^3$4
4$a^4+4a^3b+6a^2b^2+4ab^3+b^4$5
⚠️ Частая ошибка — знаки в $(a-b)^n$: Замените $b$ на $(-b)$. Общий член принимает вид $(-1)^k\binom{n}{k}a^{n-k}b^k$, поэтому слагаемые с нечётными индексами имеют знак минус. Ученики часто забывают об этом и теряют баллы!

2. Треугольник Паскаля

Построение

Треугольник Паскаля строится строка за строкой. Каждая строка начинается и заканчивается единицей, а каждый внутренний элемент равен сумме двух элементов, расположенных над ним по диагонали. Это правило и есть рекуррентное соотношение Паскаля:

$$\boxed{\binom{n}{k} = \binom{n-1}{k-1} + \binom{n-1}{k}}, \qquad 1\le k\le n-1.$$

с граничными условиями $\binom{n}{0}=\binom{n}{n}=1$.

Интерактивная визуализация — доступна в полном уроке
Как читать треугольник
  • Строка $n$ содержит коэффициенты разложения $(a+b)^n$.
  • Элемент $k$ в строке $n$ равен $\binom{n}{k}$.
  • Пример: строка 4 — это $1,4,6,4,1$ — именно коэффициенты в $a^4+4a^3b+6a^2b^2+4ab^3+b^4$.
Историческая справка

Треугольник был известен за много веков до Паскаля — он был открыт в Индии (Пингала, ≈200 г. до н. э.) и Китае (Цзя Сянь, ≈1050 г. н. э.). Паскаль систематически изучил его свойства в 1654 году.

Продолжите этот урок на YourAIZone

В полном уроке — объяснение целиком, разобранные примеры, частые ошибки, тесты с мгновенной проверкой и ИИ-репетитор. Начните сразу как гость или создайте аккаунт, чтобы сохранять прогресс.

В полном уроке

  • Объяснение целиком
  • Разобранные примеры
  • Частые ошибки и как их избежать
  • Тестовые вопросы: 15
  • ИИ-репетитор, который отвечает на вопросы по теме
  • Отслеживание прогресса для ученика, родителей и учителя