maths.free › Combinatorics & Graph Theory › Generating Functions › Newton's Binomial Theorem

Newton's Binomial Theorem

In , we discussed the binomial theorem and saw that the following formula holds for all integers p\ge1: \[\begin{aligned}\end{aligned}\] You should quickly realize that this formula implies that the generating function…

Newton's Binomial Theorem

In , we discussed the binomial theorem and saw that the following formula holds for all integers \(p\ge1\): \[\begin{aligned}\end{aligned}\] You should quickly realize that this formula implies that the generating function for the number of \(n\)-element subsets of a \(p\)-element set is \((1+x)^p\). The topic of generating functions is what leads us to consider what happens if we encounter \((1+x)^p\) as a generating function with \(p\) not a positive integer. It turns out that, by suitably extending the definition of the binomial coefficients to real numbers, we can also extend the binomial theorem in a manner originally discovered by Sir Isaac Newton.

We've seen several expressions that can be used to calculate the binomial coefficients, but in order to extend \(C(p,k)\) to real values of \(p\), we will utilize the form \[\begin{aligned}\end{aligned}\] recalling that we've defined \(P(p,k)\) recursively as \(P(p,0)=1\) for all integers \(p\geq 0\) and \(P(p,k)=p P(p-1,k-1)\) when \(p\geq k > 0\) (\(k\) an integer). Notice here, however, that the expression for \(P(p,k)\) makes sense for any real number \(p\), so long as \(k\) is a non-negative integer. We make this definition formal.

(Notice that this definition does not require \(p\geq k\) as we did with integers.)

We are now prepared to extend the definition of binomial coefficient so that \(C(p,k)\) is defined for all real \(p\) and nonnegative integer values of \(k\). We do this as follows.

Note that \(P(p,k)=C(p,k)= 0\) when \(p\) and \(k\) are integers with \(0\le p\lt k\). On the other hand, we have interesting new concepts such as \(P(-5,4)=(-5)(-6)(-7)(-8)\) and \[\begin{aligned}\end{aligned}\]

With this more general definition of binomial coefficients in hand, we're ready to state Newton's Binomial Theorem for all non-zero real numbers. The proof of this theorem can be found in most advanced calculus books.

Note that the general form reduces to the original version of the binomial theorem when \(p\) is a positive integer.

Now you Không máy tính nào có thể tính toán được nó, nhưng các mảnh của nó có thể tính toán được. Thử một trong những cách dưới đây, hoặc gõ theo ý bạn.

Để cho anh làm việc

Một tài khoản miễn phí thêm ghi chú vào mỗi bài học, ghi chép những gì bạn đã hoàn thành, các bài toán bạn giải quyết ở một nơi, và một giáo viên bạn có thể hỏi về trang này. Toán học là mở cho mọi người, dù có đăng nhập hay không.

Đăng ký Đăng nhập

Ký hiệu được dùng ở đây

Nhấn vào bất kỳ ký hiệu nào để xem định nghĩa đầy đủ, một bức ảnh, và ý nghĩa của từng chữ cái trong nó.

Câu hỏi người ta hỏi

Permutation or combination?

Ask whether order matters. A lock code is a permutation (order matters); a hand of cards is a combination (it does not).

What is a graph in this sense?

Dots (vertices) joined by lines (edges), not a plot. Road maps, social networks and molecules are graphs; questions like "is there a route" and "how few colours" are graph theory.

Một số phần của trang này được chuyển từ Keller & Trotter, Applied Combinatorics (CC BY-SA 4.0). Được nén lại và giải thích lại ở đây; lỗi là của chúng tôi.

More in Combinatorics & Graph Theory