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二项式定理各项系数和公式

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2025-06-08 05:08:50

在数学中,二项式定理是描述幂次展开的重要工具。它可以帮助我们轻松地将一个二项式的整数次幂展开为一系列项的和。而二项式定理中的各项系数之和也有其独特的规律。

首先,让我们回顾一下二项式定理的基本表达形式:

\[

(a + b)^n = \sum_{k=0}^{n} C(n, k) \cdot a^{n-k} \cdot b^k

\]

其中 \(C(n, k)\) 表示组合数,即从 n 个不同元素中取出 k 个元素的方式数目。

当我们想要计算二项式展开后各项系数的总和时,可以采用一种巧妙的方法。这里的关键在于将 \(a\) 和 \(b\) 都设置为 1。这样做的原因是,当 \(a = b = 1\) 时,每一项的系数都会被保留下来,而不会因为 \(a\) 或 \(b\) 的值而被抵消或放大。

因此,我们令 \(a = b = 1\),得到:

\[

(1 + 1)^n = \sum_{k=0}^{n} C(n, k) \cdot 1^{n-k} \cdot 1^k

\]

简化后可得:

\[

2^n = \sum_{k=0}^{n} C(n, k)

\]

这就意味着,二项式定理中各项系数的总和等于 \(2^n\)。这个结论不仅简洁明了,而且非常实用,在解决许多与组合数相关的数学问题时都能派上用场。

例如,如果我们要找出 \((x + y)^5\) 展开后的所有系数之和,只需要计算 \(2^5\) 即可,结果为 32。

总结来说,二项式定理中的各项系数和可以通过简单的代入法得出,即当 \(a = b = 1\) 时,\( (a+b)^n \) 的值就是所有系数的总和。这一发现极大地简化了相关计算过程,并且为我们提供了一种快速验证组合数性质的有效途径。

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