- •2. Комбинаторика. Основы теории групп
- •2.1. Комбинаторика
- •2.1.1. Задачи комбинаторики
- •2.1.2. Типы выборок
- •2.1.3. Основные правила комбинаторики
- •2.1.8. Сочетания
- •2.1.4. Размещения с повторениями
- •2.1.5. Размещения без повторений
- •2.1.6. Перестановки без повторений
- •2.1.7. Перестановки с повторениями
- •2.1.9. Сочетания с повторениями
- •1.5.10. Решение задач 2,3 контрольной работы № 2
- •2.1.11. Бином Ньютона
- •2.1.12. Свойства биномиальных коэффициентов
- •2.1.13. Приближенные вычисления с помощью бинома Ньютона
- •2.1.14. Контрольные вопросы и упражнения
- •2.2. Группы подстановок
- •2.2.1. Понятие группы
- •2.2.2. Группа подстановок
- •2.2.3. Изоморфизм групп
- •2.2.4. Самосовмещения фигур
- •2.2.5. Контрольные вопросы и упражнения
2.1.12. Свойства биномиальных коэффициентов
Биномиальными коэффициентами являются величины
,
которые выражают число сочетаний из nэлементов поk. Эти величины обладают следующими свойствами.
Свойство симметрии.
.
В формуле бинома
это означает, что коэффициенты, стоящие
на одинаковых местах от левого и правого
концов формулы, равны, например:
![]()
Действительно,
-
это количество подмножеств, содержащихkэлементов, множества, содержащегоnэлементов. А
-
количество дополнительных к ним
подмножеств. Сколько подмножеств,
столько и дополнений.
Свойство Паскаля.
![]()
Пусть
.
Число
-
это количество подмножеств из k
элементов множестваX.
Разделим все подмножества на два класса:
1) подмножества,
не содержащие элемент
,
- их будет
;
2) подмножества,
содержащие элемент
,
- их будет
.
Т.к. эти классы
не пересекаются, то по правилу суммы
количество всех k-элементных
подмножеств множестваXбудет равно![]()
На этом свойстве
основано построение треугольника
Паскаля (рис. 2.2), в n-ой
строке которого стоят коэффициенты
разложения бинома
.

Свойство суммы.
![]()
Подставим в формулу бинома Ньютона
![]()
значения
.
Получим
![]()
Заметим, что с
точки зрения теории множеств сумма
выражает количество всех подмножествn-элементного
множества. По теореме о мощности булеана
(см. 1.4.4) это количество равно
.
Свойство разности.
![]()
Положим в формуле
бинома Ньютона
.
Получим в левой части
,
а в правой – биномиальные коэффициенты
с чередующимися знаками, что и доказывает
свойство.
Последнее свойство удобнее записать, перенеся все коэффициенты с отрицательными знаками в левую часть формулы:
![]()
тогда свойство легко запоминается в словесной формулировке: “ сумма биномиальных коэффициентов с нечетными номерами равна сумме биномиальных коэффициентов с четными номерами”.
Задача.
Найти член разложения бинома
не содержащийx,
если сумма биномиальных коэффициентов
с нечетными номерами равна 512.
Решение. По
свойству разности сумма биномиальных
коэффициентов с четными номерами также
равна 512, значит, сумма всех коэффициентов
равна 512+512=1024. Но по свойству суммы это
число равно
.
Поэтому
.
Запишем общий член разложения бинома
и преобразуем его:
![]()
при
получим:
![]()
Член разложения
не содержитx,
если
,
т.е.
.
Итак, девятый член разложения не содержит xи равен![]()
Свойство
максимума. Если степень биномаn– четное число, то среди биномиальных
коэффициентов есть один максимальный
при
.
Если степень бинома нечетное число, то
максимальное значение достигается для
двух биномиальных коэффициентов при
и![]()
Так, при
максимальным
является коэффициент
,
а при
максимальное значение равно
(рис.
2.2).
2.1.13. Приближенные вычисления с помощью бинома Ньютона
Положим в формуле
бинома Ньютона
:
![]()
Эту формулу
удобно применять для приближенных
вычислений при малых значениях x(
).
Пример 1.
Используя формулу бинома Ньютона,
вычислить
с
точностью до
.
По приведенной выше формуле имеем:
![]()
Оценим третье слагаемое в этой сумме.
![]()
остальные слагаемые еще меньше. Поэтому все слагаемые, начиная с третьего, можно отбросить. Тогда
![]()
Пример 2.
Вычислить
с
точностью до 0,01.

Оценим третье слагаемое:
.
Оценим четвертое слагаемое:
![]()
Значит все слагаемые, начиная с четвертого, можно отбросить. Получим
![]()
