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【趣味数学题】贾宪三角

2021-10-02 09:55 作者:AoiSTZ23  | 我要投稿

郑涛(Tao Steven Zheng)著

【问题】

算术三角(arithmetic triangle)是二项式 %7B(a%2Bb)%7D%5E%7Bn%7D展开式的系数在三角形中的一种几何排列。宋代数学家贾宪约1050年首先使用算术三角进行高次开方运算。二项式系数(binomial coefficients)的计算公式是

%5Cbinom%7Bn%7D%7Bk%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D%20

其中 nk 代表某系数的行列。 每一行两个相邻系数之和等于这两个系数底下的系数:

%5Cbinom%7Bn-1%7D%7Bk%7D%20%2B%20%5Cbinom%7Bn-1%7D%7Bk-1%7D%20%3D%20%5Cbinom%7Bn%7D%7Bk%7D

证明这个定理。


【题解】

%20%5Cfrac%7B(n-1)!%7D%7Bk!(n-1-k)!%7D%20%2B%20%5Cfrac%7B(n-1)!%7D%7B(k-1)!(n-k)!%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D%20

%5Cfrac%7B(n-1)!%7D%7Bk(k-1)!(n-1-k)!%7D%20%2B%20%5Cfrac%7B(n-1)!%7D%7B(k-1)!(n-k)(n-1-k)!%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D%20

%5Cfrac%7B(n-1)!%7D%7B(k-1)!(n-1-k)!%7D%20%5Cleft%5B%5Cfrac%7B1%7D%7Bk%7D%20%2B%20%5Cfrac%7B1%7D%7Bn-k%7D%5Cright%5D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D%20

%5Cfrac%7B(n-1)!%7D%7B(k-1)!(n-1-k)!%7D%20%5Cleft%5B%5Cfrac%7Bn%7D%7Bk(n-k)%7D%20%5Cright%5D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D

%20%5Cfrac%7Bn(n-1)!%7D%7Bk(k-1)!(n-k)(n-1-k)!%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D


%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D%20%3D%20%5Cfrac%7Bn!%7D%7Bk!(n-k)!%7D%20


因此,

%5Cbinom%7Bn-1%7D%7Bk%7D%20%2B%20%5Cbinom%7Bn-1%7D%7Bk-1%7D%20%3D%20%5Cbinom%7Bn%7D%7Bk%7D


【历史纵横】

算术三角在不同国家有许多名称。在中国,它被称为贾宪三角杨辉三角,以数学家贾宪(公元1010年 - 1070年)和杨辉(公元1238年 - 1298年)命名。在伊朗,它被称为哈雅姆三角,以波斯天文学家和诗人奥马·哈雅姆(Omar Khayyam,公元1048年 - 1131年)的名字命名。在欧洲,它被称为帕斯卡三角(Pascal's Triangle),以法国数学家、发明家和哲学家布莱斯·帕斯卡(Blaise Pascal,公元1623年 - 1662年)的名字命名。


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