多项式定理 :德国数学家莱布尼兹提出的定理

更新时间:2024-09-21 05:05

二项式定理的展开式富有规律性、美观性,体现了数学的美学文化,而多项式定理为二项式定理的推广。用实际生活中的空盒放球来描述的话,则为:把 n 个有区别的小球放入到 k 个有区别的盒子中(盒内无序),使得第一个盒子里边装有 n1 个小球,第二个盒子里边装有 n 2个小球,…,第 t 个盒子里边装有 nt个小球,并且满足 n1+n2+...+nt=n,则可以很容易的利用多项式定理得到不同方法总的数目。

基本介绍

多项式定理是德国数学家戈特弗里德·莱布尼茨首先发现的,他将此发现写信告诉了瑞士数学家约翰。贝努利,由贝努利完成了定理的证明。

预备知识

记号

为方便起见,定义如下记号:

其中是非负整数,满足

意义:将 n 个元素分为 t 组,使得第 i 组有个元素的方式数,重数分别为 的 t 各种元素的排列数。

Pascal公式

定理内容

设n是正整数,则对 t 个实数

其中 。

定理证明

是 n 个因式的乘积,其展开式中共有项,我们可以按如下方法将这些项进行分类,设是展开式中任一项,如果在 中有个,个,...,个(其中有),则把 归于 类。显然,属于 类的项的个数等于由 个 , 个 ,..., 个 作成的全排列数,为。因此,在 的展开式中(合并同类项之后),的系数为 ,至此该定理得证。

特殊情况

(1)若取,则有:

(2)多项式定理是对二项式定理的推广,在多项式定理中令就得到了二项式定理。

推论

推论1

设计设 n 为正整数,x 和 y 是任意实数,则有: 。

推论2

设 n 为正整数,x是任意实数,则有:。

推论3

设 n 为正整数,则有:

(1)(令推论2中 ,则可得)。

(2)(令推论2中 ,则可得)。

推论4

(令多项式定理中的,则可得到)。

参考资料

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