Binomikerroin on kerroin termin edessä Newtonin binomiaalin laajennuksessa potenssien . Kerroin at on merkitty tai ja se on "binomiaalinen kerroin alkaen " (tai " yhdistelmien lukumäärä alkaen "):
luonnollisille voimille . _
Binomiaaliset kertoimet voidaan määrittää myös mielivaltaisille reaalieksponenteille . Kun kyseessä on mielivaltainen reaaliluku, binomikertoimet määritellään lausekkeen laajentamisen kertoimina äärettömäksi potenssisarjaksi :
,missä ei-negatiivisten kokonaislukujen tapauksessa kaikki kertoimet at katoavat ja siksi tämä laajennus on äärellinen summa.
Kombinatoriikassa binomikerroin ei - negatiivisille kokonaisluvuille ja tulkitaan yhdistelmien lukumääräksi by , eli kaikkien (ei-tiukkojen ) osajoukkojen ( näytteiden ) lukumääränä -elementtijoukossa .
Binomiaaliset kertoimet syntyvät usein kombinatoriikan ja todennäköisyysteorian ongelmissa . Binomien kertoimien yleistys ovat multinomikertoimia .
Laskemalla kertoimet potenssisarjan laajennuksessa voidaan saada eksplisiittiset kaavat binomikertoimille .
Kaikille reaaliluvuille ja kokonaisluvuille :
,jossa tarkoittaa faktoriaalia . _
Ei-negatiivisille kokonaisluvuille ja kaavat ovat myös voimassa:
.Negatiivisten kokonaislukujen eksponentien binomiaaliset laajennuskertoimet ovat:
.Identiteetti:
voit järjestää binomikertoimet ei-negatiivisille kokonaisluvuille Pascalin kolmion muodossa , jossa jokainen luku on yhtä suuri kuin kahden suuremman summa:
.Kolmiotaulukko, jonka Pascal ehdotti tutkielmassaan aritmeettisesta kolmiosta (1654), eroaa tässä kirjoitetusta taulukosta 45°:n kierroksella. Taulukot binomikertoimien näyttämiseksi tunnettiin aikaisemmin ( Tartaglia , Omar Khayyam ).
Jos Pascalin kolmion jokaisella rivillä kaikki luvut jaetaan luvulla (tämä on rivin kaikkien lukujen summa ), niin kaikki suorat , kulkiessaan äärettömään, ovat normaalijakauman funktion muodossa .
Kiinteälle arvolle binomikertoimien sarjan generoiva funktio on:
.Kiinteälle arvolle kerroinsekvenssin generoiva funktio on:
.Kokonaislukujen binomiaalisten kertoimien kaksiulotteinen generointifunktio on:
, tai .Luukkaan lauseesta seuraa, että:
mutta yleisemmin
.Vandermonden konvoluutio :
,missä a . Tämä identiteetti saadaan laskemalla kerroin at laajennuksessa ottaen huomioon identtisyys . Summa otetaan yli kaikki kokonaisluvut , joille . Satunnaisten reaalilukujen tapauksessa nollasta poikkeavien ehtojen määrä summassa on äärellinen.
Vandermonden konvoluution seuraus:
.Yleisempi identiteetti:
jos .Toinen konvoluution seuraus on seuraava identiteetti: .
On myös tasa-arvoa:
Mistä se tulee:
,missä on sijoittelujen määrä välillä - .
Jos otamme neliömatriisin laskemalla elementit Pascalin kolmion jalkoja pitkin ja kiertämällä matriisia millä tahansa neljästä kulmasta, niin näiden neljän matriisin determinantti on ±1 mille tahansa , ja matriisin determinantti, jonka kärki on kolmio vasemmassa yläkulmassa on 1.
Matriisissa diagonaalin numerot toistavat Pascalin kolmion ( ) rivien numerot. Se voidaan hajottaa kahden tiukasti diagonaalisen matriisin tuloksi: alemman kolmiomaisen ja siitä transponoimalla saadun matriisin tuloksi:
,missä . Käänteimatriisilla k on muoto:
.Siten on mahdollista hajottaa käänteinen matriisi k kahden tiukasti diagonaalisen matriisin tuloksi: ensimmäinen matriisi on ylempi kolmiomainen ja toinen saadaan ensimmäisestä transponoimalla, mikä antaa meille mahdollisuuden antaa eksplisiittinen lauseke käänteiset elementit:
, missä , , , .Käänteismatriisin elementit muuttuvat sen koon muuttuessa, eikä, toisin kuin matriisissa , riitä uuden rivin ja sarakkeen osoittaminen. Matriisin sarake on argumentissa astepolynomi , joten ensimmäiset p sarakkeet muodostavat täydellisen perustan pituisten +1 vektorien avaruudessa , joiden koordinaatit voidaan interpoloida saman tai pienemmän asteisen polynomin avulla . Matriisin alarivi on ortogonaalinen mihin tahansa sellaiseen vektoriin.
varten , jossa on asteen polynomi .Jos mielivaltaisen pituinen vektori voidaan interpoloida asteen polynomilla , niin matriisin pistetulo riveillä (numeroitu 0:sta) on nolla. Käyttämällä yllä olevaa identiteettiä ja matriisin alarivin ja matriisin viimeisen sarakkeen pistetulon ykseyttä , saamme:
.Jos eksponentti on suurempi , voit asettaa rekursiivisen kaavan:
,missä on polynomi
.Todistaaksemme sen määritämme ensin henkilöllisyyden:
.Jos sinun ei tarvitse löytää kaavaa kaikille eksponenteille, niin:
.Suurin kerroin on 1, muiden kertoimien löytämiseen tarvitaan a-1 arvoja:
varten .Se seuraa suoraan Stirlingin kaavasta , että for on totta .
Binomikertoimet , ... ovat kokonaislukupolynomeja , eli ne ottavat kokonaislukuarvot kokonaislukuarvoille , - tämä on helppo ymmärtää esimerkiksi Pascalin kolmiosta. Lisäksi ne muodostavat perustan kokonaislukuarvoisille polynomeille, joissa kaikki kokonaislukuarvoiset polynomit ilmaistaan lineaarisina yhdistelminä kokonaislukukertoimien kanssa. [yksi]
Samanaikaisesti vakiokanta , … ei salli kaikkien kokonaislukupolynomien ilmaisemista, jos käytetään vain kokonaislukukertoimia, koska sillä on jo murto-osakertoimia potenssilla .
Tämä tulos yleistyy monien muuttujien polynomeihin. Nimittäin jos astepolynomilla on todelliset kertoimet ja se ottaa muuttujien kokonaislukuarvoiksi kokonaislukuarvot, niin
,jossa on polynomi kokonaislukukertoimilla. [2]
Binomikertoimet voidaan laskea käyttämällä rekursiivista kaavaa , jos arvot tallennetaan jokaiseen vaiheeseen . Tämä algoritmi on erityisen tehokas, jos haluat saada kaikki arvot kiinteälle . Algoritmi vaatii muistia ( koko binomikertoimien taulukkoa laskettaessa) ja aikaa (olettaen, että jokainen luku vie muistiyksikön ja numeroilla suoritetaan operaatioita aikayksikköä kohti), missä — « » on suuri .
Kiinteällä arvolla binomikertoimet voidaan laskea rekursiivisella kaavalla , jonka alkuarvo on . Tämä menetelmä vaatii muistia ja aikaa arvon laskemiseen .
Jos haluat laskea kertoimet kiinteälle arvolle , voit käyttää alkuehdon kaavaa . Jokaisessa iterointivaiheessa osoittajaa pienennetään (alkuarvo on ), ja nimittäjää vastaavasti kasvatetaan (alkuarvo on ). Tämä menetelmä vaatii muistia ja aikaa arvon laskemiseen .