二 項 定理 わかり やすく - 横浜 信用 金庫 金沢 支店

二項定理にみなさんどんなイメージを持っていますか? なんか 累乗とかCとかたくさん出てくるし長くて難しい… なんて思ってませんか? 確かに数2の序盤で急に長い公式が出てくるとびっくりしますよね! 今回はそんな二項定理について、東大生が二項定理の原理や二項定理を使った問題をわかりやすく解説していきます! 二項定理の原理自体はとっても単純 なので、この記事を読めば二項定理についてすぐ理解できますよ! 二項定理とは?複雑な公式も簡単にわかる! 二項定理とはそもそもなんでしょうか。 まずは公式を確認してみましょう! 【二項定理の公式】 (a+b) n = n C 0 a 0 b n + n C 1 ab n-1 + n C 2 a 2 b n-2 +….. + n C k a k b n-k +….. + n C n-1 a n-1 b+ n C n a n b 0 このように、二項定理の公式は文字や記号だらけでわかりにくいですよね。 (ちなみに、C:組合せの記号の計算が不安な方は 順列や組合せについて解説したこちらの記事 で復習しましょう!) そんな時は実際の例をみてみましょう! 例えば(x+2) 4 を二項定理を用いて展開すると、 (x+2) 4 =1・x 0 ・2 4 +4・x 1 ・2 3 +6・x 2 ・2 2 +4・x 3 ・2 1 +1・x 4 ・2 0 =16+32x+24x 2 +8x 3 +x 4 となります。 二項定理を使うことで累乗の値が大きくなっても、公式にあてはめるだけで展開できます ね! 二項定理の公式を超わかりやすく証明！係数を求める問題に挑戦だ！【応用問題も解説】 | 遊ぶ数学. 二項定理の具体的な応用方法は練習問題でやるとして、ここでは二項定理の原理を学んでいきましょう! 原理がわかればややこしい二項定理の公式の意味もわかりますよ!! それでは再び(x+2) 4 を例に取って考えてみましょう。 まず、(x+2) 4 =(x+2)(x+2)(x+2)(x+2)と書き換えられますよね? この式を展開するということは、4つある(x+2)から、それぞれxか2のいずれかを選択して掛け合わせたものを全て足すということです。 例えば4つある(x+2)のなかで全てxを選択すればx 4 が現れますよね? その要領でxを3つ、2を1つ選択すると2x 3 が現れます。 ここでポイントとなるのが、 xを三つ、2を一つ選ぶ選び方が一通りではない ということです。 四つの(x+2)の中で、どれから2を選ぶかに着目すると、(どこから2を選ぶか決まれば、残りの3つは全てxを選ぶことになりますよね。) 上の図のように4通りの選び方がありますよね?

二項定理の公式を超わかりやすく証明！係数を求める問題に挑戦だ！【応用問題も解説】 | 遊ぶ数学

東大塾長の山田です。 このページでは、 「 二項定理 」について解説します 。 二項定理に対して 「式が長いし、\( \mathrm{C} \) が出てくるし、抽象的でよくわからない…」 と思っている方もいるかもしれません。 しかし、 二項定理は原理を理解してしまえば、とても単純な式に見えるようになり、簡単に覚えられるようになります 。 また、理解がグッと深まることで、二項定理を使いこなせるようになります。 今回は二項定理の公式の意味(原理)から、例題で二項定理を利用する問題まで超わかりやすく解説していきます! ぜひ最後まで読んで、勉強の参考にしてください! 二項定理とは?公式と係数の求め方・応用までをわかりやすく解説. 1. 二項定理とは? それではさっそく二項定理の公式について解説していきます。 1. 1 二項定理の公式 これが二項定理です。 二項定理は \( (a+b)^5, \ (a+b)^{10} \)のような、 2項の累乗の式「\( (a+b)^n \)」の展開をするとき(各項の係数を求めるとき)に威力を発揮します 。 文字ばかりでイメージしづらいかもしれません。 次は具体的な式で考えながら、二項定理の公式の意味(原理)を解説していきます。 1. 2 二項定理の公式の意味(原理) 順を追って解説するために、まずは\( (a+b)^2 \)の展開を例にとって考えてみます。 そもそも、多項式の展開は、分配法則で計算しますね。 \( (a+b)^2 = (a+b) (a+b) \) となり、 「1 つ目の \( (a+b) \) の \( a \) か \( b \) から1 つ、そして2 つ目の \( (a+b) \) の \( a \) か \( b \) から1 つ選び掛け合わせていき、最後に同類項をまとめる」 と、計算できますね。 \( ab \) の項に注目してみると、\( ab \) の項がでてくるときというのは \( a \) を1つ、\( b \) を1つ選んだときです。 つまり!

この「4つの中から1つを選ぶ選び方の組合せの数」を数式で表したのが 4 C 1 なのです。 4 C 1 (=4)個の選び方がある。つまり2x 3 は合計で4つあるということになるので4をかけているのです。 これを一般化して、(a+b) n において、n個ある(a+b)の中からaをk個選ぶことを考えてみましょう。 その組合せの数が n C k で表され、この n C k のことを二項係数と言います 。 この二項係数は、二項定理の問題を解く際にカギになることが多いですよ! そしてこの二項係数 n C k にa k b n-k をかけた n C k・ a k b n-k は展開式の(k+1)項目の一般的な式となります。 これをk=0からk=nまで足し合わせたものが二項定理の公式となり、まとめると このように表すことができます。 ちなみに先ほどの n C k・ a k b n-k は一般項と呼びます 。 こちらも問題でよく使うので覚えましょう! 二項定理とは？東大生が公式や証明問題をイチから解説！｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」. また、公式(a+b) n = n C 0 a 0 b n + n C 1 ab n-1 + n C 2 a 2 b n-2 +….. + n C n-1 a n-1 b+ n C n a n b 0 で計算していくときには「aが0個だから n C 0 、aが一個だから n C 1 …aがn個だから n C n 」 というように頭で考えていけばスラスラ二項定理を使って展開できますよ! 最後に、パスカルの三角形についても説明しますね! 上のような数字でできた三角形を考えます。 この三角形は1を頂点として左上と右上の数字を足した数字が並んだもので、 パスカルの三角形 と呼ばれています。(何もないところは0の扱い) 実は、この 二行目からが(a+b) n の二項係数が並んだものとなっている のです。 先ほど4乗の時を考えましたね。 その時の二項係数は順に1, 4, 6, 4, 1でした。 そこでパスカルの三角形の五行目を見てみると同じく1, 4, 6, 4, 1となっています。 累乗の数があまり大きくなければ、 二項定理をわざわざ使わなくてもこのパスカルの三角形を書き出して二項係数を求めることができます ね! 場合によって使い分ければ素早く問題を解くことができますよ。 長くなりましたが、次の項からは実際に二項定理を使った問題を解いていきましょう!

二項定理とは?公式と係数の求め方・応用までをわかりやすく解説

これで二項定理の便利さはわかってもらえたと思います 二項定理の公式が頭に入っていれば、 \((a+b)^{\mathrm{n}}\)の展開に 怖いものなし!

二項定理の練習問題① 公式を使ってみよう! これまで二項定理がどんなものか説明してきましたが、実際はどんな問題が出るのでしょうか? まずは復習も兼ねてこちらの問題をやってみましょう。 問題:(2x-3y) 5 を展開せよ。 これは展開するだけで、 公式に当てはめるだけ なので簡単ですね。 解答:二項定理を用いて、 (2x-3y) 5 = 5 C 0 ・(2x) 0 ・(-3y) 5 + 5 C 1 ・(2x) 1 ・(-3y) 4 + 5 C 2 ・(2x) 2 ・(-3y) 3 + 5 C 3 ・(2x) 3 ・(-3y) 2 + 5 C 4 ・(2x) 4 ・(-3y) 1 + 5 C 5 ・(2x) 5 ・(-3y) 0 =-243y 5 +810xy 4 -1080x 2 y 3 +720x 3 y 2 -240x 4 y+32x 5 …(答え) 別解:パスカルの三角形より、係数は順に1, 5, 10, 10, 5, 1だから、 (2x-3y) 5 =1・(2x) 0 ・(-3y) 5 +5・(2x) 1 ・(-3y) 4 +10・(2x) 2 ・(-3y) 3 + 10・(2x) 3 ・(-3y) 2 +5・(2x) 4 ・(-3y) 1 +1・(2x) 5 ・(-3y) 0 今回は パスカルの三角形を使えばCの計算がない分楽 ですね。 累乗の計算は大変ですが、しっかりと体に覚え込ませましょう! 続いて 問題:(x+4) 8 の展開式におけるx 5 の係数を求めよ。 解答:この展開式におけるx 5 の項は、一般項 n C k a k b n-k においてa=x、b=4、n=8、k=5と置いたものであるから、 8 C 5 x 5 4 3 = 8 C 3 ・64x 5 =56・64x 5 =3584x 5 となる。 したがって求める係数は3584である。…(答え) 今回は x 5 の項の係数のみ求めれば良いので全部展開する必要はありません 。 一般項 n C k a k b n-k に求めたい値を代入していけばその項のみ計算できるので、答えもパッと出ますよ! ここで、 8 C 5 = 8 C 3 という性質を用いました。 一般的には n C r = n C n-r と表すことができます 。(これは、パスカルの三角形が左右対称な事からきている性質です。) Cの計算で活用できると便利なので必ず覚えておきましょう!

二項定理とは？東大生が公式や証明問題をイチから解説！｜高校生向け受験応援メディア「受験のミカタ」

二項定理の練習問題② 多項定理を使った係数決定問題! 実際に二項定理を使った問題に触れてみましたが、今度はそれを拡張した多項定理を使った問題です。 二項定理の項が増えるだけなので、多項定理と二項定理の基本は同じ ですよ。 早速公式をみてみると、 【公式】 最初の! がたくさんある部分は、 n C p ・ n-p C q ・ n-p-q C r を書き換えたものとなっています。 この意味も二項定理の時と同じで、「n個の中からaをp個, bをq個, cをr個選ぶ順列の総数」を数式で表したのが n C p ・ n-p C q ・ n-p-q C r なのです。 また、p+q+r=n、p≧0, q≧0, r≧0の条件は、二項定理で説明した、「選んでいく」という考えをすれば当然のこととわかります。 n個の中からaを-1個選ぶ、とかn個の中からaをn+3個選ぶ、などはありえませんよね。 この考えが 難しかったら上の式を暗記してしまうのも一つの手 ですね! それでは、この多項定理を使って問題を解いていきましょう! 問題:(1+4x+2y) 4 におけるx 2 y 2 の項の係数を求めよ。 解答:この展開式におけるx 2 y 2 の項は、一般項{n! /(p! q! r! )}・a p b q c r においてn=4、p=0、q=2、r=2、a=1、b=4x、c=2y、と置いたものであるから、各値を代入して {4! /0! ・2! ・2! }・1 0 ・(4x) 2 ・(2y) 2 =(24/4)・1・16x 2 ・4y 2 =384x 2 y 2 となる。(0! =1という性質を用いました。) したがって求める係数は384である。…(答え) やっていることは先ほどの 二項定理の問題と全く一緒 ですね! では、こちらの問題だとどうなるでしょうか? 問題:(2+x+x 3) 6 におけるx 6 の項の係数を求めよ。 まず、こちらの問題でよくあるミスを紹介します。 誤答:この展開式におけるx 6 の項は、一般項{n! /(p! q! r! )}・a p b q c r においてn=6、p=4、q=0、r=2、a=2、b=x、c=x 3 と置いたものであるから、各値を代入して {6! /4! ・0! ・2! }・2 4 ・x 0 ・(x 3) 2 =(720/24・2)・16・1・x 6 =240x 6 したがって求める係数は240である。…(不正解) 一体どこが間違えているのでしょうか。 その答えはx 6 の取り方にあります。 今回の例だと、x 6 は(x) 3 ・x 3 と(x) 6 と(x 3) 2 の三通りの取り方がありますよね。 今回のように 複数の項でxが登場する場合は、この取り方に気をつける必要があります 。 以上のことを踏まえると、 解答:この展開式におけるx 6 の項は、一般項{n!

$$である。 よって、求める $x^5$ の係数は、 \begin{align}{}_{10}{C}_{5}×(-3)^5+{}_{10}{C}_{1}×{}_9{C}_{3}×(-3)^3+{}_{10}{C}_{2}×{}_8{C}_{1}×(-3)=-84996\end{align} 少し難しかったですが、ポイントは、「 $x^5$ の項が現れる組み合わせが複数あるので 分けて考える 」というところですね! 二項定理に関するまとめ いかがだったでしょうか。 今日の成果をおさらいします。 二項定理は「 組合せの考え方 」を用いれば簡単に示せる。だから覚える必要はない! 二項定理の応用例は「係数を求める」「二項係数の関係式を示す」「 余りを求める(合同式) 」の主に3つである。 $3$ 以上の多項になっても、基本的な考え方は変わらない。 この記事では一切触れませんでしたが、導入として「パスカルの三角形」をよく用いると思います。 「パスカルの三角形がよくわからない!」だったり、「二項係数の公式についてもっと詳しく知りたい!!」という方は、以下の記事を参考にしてください!! おわりです。

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June 2, 2024, 3:58 am