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二项式定理展开式各项系数之和

来源 :华课网校 2024-06-16 23:54:54

二项式定理是高中数学中一个非常重要的定理,它可以将一个二次式写成两个一次式的和,方便了我们的计算。而二项式定理展开式各项系数之和则是对定理的另一种解读,从中我们可以看到一些数学美感。

二项式定理的公式是:$$(a+b)^n=\sum_^n\binoma^b^k$$ 其中,$\binom$表示从$n$个元素中选$k$个的组合数,也可以表示为$\frac$。这个式子的意思是将$(a+b)$乘$n$次,每一项中$a$和$b$的次数之和都是$n$,然后把它们相加。

如果我们把这个式子展开,可以得到$$\begin(a+b)^n&=\binoma^n+\binoma^b+\cdots+\binomb^n\\&=a^n+na^b+\fraca^b^2+\cdots+nb^+b^n\end$$ 我们把每一项系数前的组合数拆开,得到了展开式的形式。其中,$\binom$的系数是$a^n$,$\binom$的系数是$na^b$,以此类推。这些系数被称为二项式定理展开式的各项系数。

现在我们来计算一下这些系数的和:$$\begin\sum_^n\binom&=\binom+\binom+\cdots+\binom\\&=\frac+\frac+\cdots+\frac\\&=\frac+\frac+\cdots+\frac\\&=\frac+\frac+\frac+\cdots+\frac\\&=\sum_^n\frac\end$$ 最后一步等式是因为$\frac=1$,$\frac=1$。

我们发现,二项式定理展开式各项系数之和正好等于$2^n$。这是因为$(a+b)^n$中一共有$n+1$项,每一项的系数都是由二项式定理中的组合数$\binom$决定的,而组合数的个数正好是$2^n$。

这个结论非常有趣,也很美妙。它展示了数学中的一些奇妙对称性和美感,也让我们更加深入地理解了二项式定理。

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