На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 234 - § 12 (Сочетания и их свойства) - (Вероятность и статистика 10 класс, Бунимович Евгений Абрамович, Булычев Владимир Александрович)

Глава 5. Элементы комбинаторики Страницы: 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138 * Повышенная сложность
А вы знали? Проект, реферат или доклад можно создать с помощью ИИ за 5 минут — и сразу скачать готовый файл Word. Попробовать

234 упражнение: *

Докажите тождества:

а) \( C_n^0 + C_{n+1}^1 + \ldots + C_{n+k}^k = C_{n+k+1}^k \);

б) \( C_n^n + C_{n+1}^n + \ldots + C_{n+k}^n = C_{n+k+1}^{n+1} \).

Найдите, где расположены все эти числа в треугольнике Паскаля.

Докажите тождества и укажите расположение чисел в треугольнике Паскаля.
Ответ

б) Докажем индукцией по \( k \), пользуясь свойством 5: \( C_N^m = C_{N-1}^{m-1} + C_{N-1}^m \). При \( k = 0 \): \( C_n^n = 1 = C_{n+1}^{n+1} \) — верно. Пусть верно для \( k \); тогда для \( k + 1 \):

\[ \underbrace{C_n^n + \ldots + C_{n+k}^n}_{= C_{n+k+1}^{n+1}} + C_{n+k+1}^n = C_{n+k+1}^{n+1} + C_{n+k+1}^{n} = C_{n+k+2}^{n+1}, \]

что и требовалось. Комбинаторный смысл: \( (n+1) \)-элементные подмножества множества \( \{1, 2, \ldots, n+k+1\} \) классифицируем по наибольшему элементу \( m + 1 \) (\( m = n, \ldots, n + k \)); остальные \( n \) элементов выбираются из \( \{1, \ldots, m\} \) — \( C_m^n \) способами.

а) По свойству симметрии \( C_{n+i}^i = C_{n+i}^n \), поэтому левая часть а) совпадает с левой частью б), а \( C_{n+k+1}^k = C_{n+k+1}^{n+1} \) — с правой. Тождество а) следует из б).

Где это в треугольнике Паскаля. В таблице 52 числа \( C_n^n, C_{n+1}^n, \ldots, C_{n+k}^n \) стоят в одном столбце \( k = n \) (начиная с единицы на диагонали) — их сумма равна числу в следующей строке и следующем столбце, \( C_{n+k+1}^{n+1} \). В симметричном треугольнике (рис. 87) это числа вдоль наклонной линии, идущей от боковой единицы параллельно краю, а сумма стоит под последним из них наискосок — картинка напоминает хоккейную клюшку: \( 1 + 3 + 6 + 10 = 20 \), \( 1 + 4 + 10 + 20 + 35 = 70 \). Числа тождества а) — те же самые благодаря симметрии, они образуют такую же «клюшку» с другой стороны.

Что применять при решении

Правило деления и сочетания

Если при подсчёте по правилу умножения каждая комбинация оказалась посчитанной \( m \) раз, результат нужно разделить на \( m \) (правило деления). Сочетание из \( N \) элементов по \( k \) — комбинация из любых \( k \) различных элементов без учёта их порядка; сочетания различаются только составом. С точки зрения теории множеств сочетание — это \( k \)-элементное подмножество \( N \)-элементного множества. При перечислении сочетаний выписывают только комбинации, в которых элементы идут по возрастанию: из 1, 2, 3, 4 по три — 123, 124, 134, 234.

Число сочетаний

Размещение получается из сочетания упорядочиванием его \( k \) элементов (\( k! \) способов), поэтому сочетаний в \( k! \) раз меньше, чем размещений: \( C_N^k = \dfrac{A_N^k}{k!} \). Обозначение читается «цэ из эн по ка». При вычислении дробь сокращают, не вычисляя факториалы целиком: \( C_7^4 = \dfrac{5 \cdot 6 \cdot 7}{3!} = 35 \). Число неупорядоченных пар \( C_N^2 = \dfrac{N(N-1)}{2} \). В ЭТ — функция ЧИСЛКОМБ(N; k). Если команда набирается из нескольких групп (2 мальчика из 13 и 2 девочки из 17), числа сочетаний перемножают: \( C_{13}^2 C_{17}^2 = 78 \cdot 136 = 10\,608 \).
\( C_N^k = \dfrac{N!}{k!\,(N-k)!} = \dfrac{N(N-1)\ldots(N-k+1)}{k!} \)

Свойства чисел сочетаний

1) \( C_N^0 = C_N^N = 1 \). 2) \( C_N^1 = C_N^{N-1} = N \). 3) Симметричность: \( C_N^k = C_N^{N-k} \) — выбрать \( k \) элементов всё равно что указать \( N - k \) невыбранных. 4) \( C_N^0 + C_N^1 + \ldots + C_N^N = 2^N \) — общее число подмножеств \( N \)-элементного множества (каждый элемент либо входит, либо нет). 5) Рекуррентное соотношение: подмножества делятся на содержащие фиксированный элемент \( x \) и не содержащие его. 6) Знакопеременная сумма \( C_N^0 - C_N^1 + C_N^2 - \ldots + (-1)^N C_N^N = 0 \) (бином Ньютона при \( a = -1, b = 1 \)). Приём доказательства тождеств: посчитать число комбинаций двумя способами.
\( C_N^k = C_{N-1}^{k-1} + C_{N-1}^k, \qquad \sum_{k=0}^{N} C_N^k = 2^N \)

Треугольник Паскаля

Таблица чисел \( C_N^k \): в вершине и по краям стоят единицы, каждое другое число равно сумме двух чисел, стоящих над ним (свойство 5). Строки: 1; 1 1; 1 2 1; 1 3 3 1; 1 4 6 4 1; 1 5 10 10 5 1; 1 6 15 20 15 6 1; 1 7 21 35 35 21 7 1; 1 8 28 56 70 56 28 8 1. Строка с номером \( N \) содержит \( N + 1 \) число, симметрична (свойство 3), сумма её чисел равна \( 2^N \), знакопеременная сумма — 0. Треугольник позволяет находить \( C_N^k \) без факториалов; Блез Паскаль посвятил ему «Трактат об арифметическом треугольнике».

Бином Ньютона

Биномом Ньютона называется выражение \( (a + b)^N \), а формулой бинома — тождество для раскрытия скобок: коэффициенты разложения — числа \( C_N^k \), то есть строка треугольника Паскаля с номером \( N \). Частные случаи: \( (a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2 \), \( (a+b)^3 = a^3 + 3a^2b + 3ab^2 + b^3 \), \( (a+b)^4 = a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4 \). При раскрытии \( (x - 4y)^5 \) второе слагаемое берут со своим знаком и степенью: \( b = -4y \).
\( (a+b)^N = C_N^0 a^0 b^N + C_N^1 a^1 b^{N-1} + C_N^2 a^2 b^{N-2} + \ldots + C_N^{N-1} a^{N-1} b + C_N^N a^N b^0 \)

Не сходится своя задача? Разберём по шагам

  • Формула, подстановка и расчёт
  • Числа считает калькулятор, а не нейросеть
  • Бесплатно и без регистрации
Решить задачу Разбор задачи бесплатный

Другие упражнения из параграфа § 12

Данные параграфа

К параграфу →
Глава
Глава 5. Элементы комбинаторики
Параграф
§ 12 — Сочетания и их свойства
Учебник
Вероятность и статистика 10 класс — Математика. Базовый уровень
Автор
Бунимович Евгений Абрамович, Булычев Владимир Александрович
Год
2023

Задали работу по этой теме?

Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.

Создать проект Готовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.