NISHIO Hirokazu[日本語][English]

二項係数の公式

  • eq1:

    • $\sum_{k=0}^n \binom{n}{k} = 2^n$
    • proof
      • 二項定理
      • $(1 + 1) ^ n = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k}$
      • $(1 + 1) ^ n = 2^n$
  • eq2:

    • $\sum_{k=0}^n (-1)^k \binom{n}{k} = 0$
    • proof
      • 二項定理
      • $(-1 + 1) ^ n = \sum_{k=0}^n (-1)^k 1^{n-k} \binom{n}{k} = \sum_{k=0}^n (-1)^k \binom{n}{k}$
      • $(-1 + 1) ^ n = 0^n = 0$
  • eq3:

    • $\sum_{k=0}^{\lfloor n/2 \rfloor} \binom{n}{2k} = 2^{n-1}$
    • proof
      • from eq1, eq2
      • $(1 + 1) ^ n + (-1 + 1) ^ n = 2^n$
      • $(1 + 1) ^ n + (-1 + 1) ^ n = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} + \sum_{k=0}^n (-1)^k \binom{n}{k} = 2 \sum_{i=0}^{\lfloor n/2 \rfloor} \binom{n}{2i}$
      • kが奇数の時には打ち消し合うため
  • eq4: ホッケースティック恒等式

    • $\sum_{i=0}^k \binom{n+i}{i} = \binom{n+k+1}{k}$
  • eq5:

    • $\sum_{i=0}^k \sum_{j=0}^l \binom{i+j}{i} = \binom{k+l+2}{k+1}-1$
    • パスカルの三角形的解釈
      • image
  • eq6: Vandermondeの恒等式

    • $\sum_{i=0}^k \binom{n}{i}\binom{m}{k - i} = \binom{n+m}{k}$
    • special case(k=n, m=n)
      • $\sum_{i=0}^n \binom{n}{i}^2 = \binom{2n}{n}$
  • eq6-2 ARC110D

    • $\sum_i \binom{i}{A}\binom{N-i-1}{B} = \binom{N}{A+B+1}$
    • ボール的解釈
      • image
  • eq6-3

  • eq7:

    • $\sum_{i=0}^k \binom{n+1}{i}\binom{m-i}{k - i} = \binom{n+m+1}{k}$
    • eq7-proof
  • 二項係数の和とフィボナッチ

    • $\sum_i \binom{N-i}{i} = F_N$
    • image
  • eq8:

ref


(C)NISHIO Hirokazu / Converted from Markdown (ja)
Source: [GitHub] / [Scrapbox]