二项式公式是什么?
只有两项的多项式,即两个单项式的和。
形式
1、线性形式
如果二项式的形式为ax+b(其中a与b是常数,x是变量),那么这个二项式是线性的。
2、复数形式
复数是形式为a+bi的二项式,其中i是-1的平方根。
扩展资料
发展简史
二项式定理最初用于开高次方。在中国,成书于1世纪的《九章算术》提出了世界上最早的多位正整数开平方、开立方的一般程序。11世纪中叶,贾宪在其《释锁算书》中给出了“开方作法本原图”,满足了三次以上开方的需要。
此图即为直到六次幂的二项式系数表,但是,贾宪并未给出二项式系数的一般公式,因而未能建立一般正整数次幂的二项式定理。13世纪,杨辉在其《详解九章算法》中引用了此图,并注明了此图出自贾宪的《释锁算书》。
贾宪的著作已经失传,而杨辉的著作流传至今,所以今称此图为“贾宪三角”或“杨辉三角”。14世纪初,朱世杰在其《四元玉鉴》中复载此图,并增加了两层,添上了两组平行的斜线。
在阿拉伯,10世纪,阿尔 ·卡拉吉已经知道二项式系数表的构造方法:每一列中的任一数等于上一列中同一行的数加上该数上面一数。11~12世纪奥马海牙姆将印度人的开平方、开立方运算推广到任意高次,因而研究了高次二项展开式。
13世纪纳绥尔丁在其《算板与沙盘算法集成》中给出了高次开方的近似公式,并用到了二项式系数表。15世纪,阿尔 ·卡西在其《算术之钥》中介绍了任意高次开方法,并给出了直到九次幂的二项式系数表,还给出了二项式系数表的两术书中给出了一张二项式系数表,其形状与贾宪三角一样。
16世纪,许多数学家的书中都载有二项式系数表。1654年,法国的帕斯卡最早建立了一般正整数次幂的二项式定理,因此算术三角形在西方至今仍以他的名字命名。
1665年,英国的牛顿将二项式定理推广到有理指数的情形。18世纪,瑞士的欧拉和意大利的卡斯蒂隆分别采用待定系数法和“先异后同”的方法证明了实指数情形的二项式定理。
参考资料来源:百度百科-二项式定理
参考资料来源:百度百科-二项式
二项式定理论述了(a+b)n的展开式。人们只要有初步的代数知识和足够的毅力,便可以得到如下公式,
(a+b)2=a2+2ab+b2
(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3
(a+b)4=a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4
等等。对于(a+b)12,人们显然希望不必经由(a+b)十几次自乘的冗长计算,就能够发现其展开式中a7b5的系数。早在牛顿出生之前很久,人们便已提出并解决了二项式的展开式问题。中国数学家杨辉早在13世纪就发现了二项式的秘密,但他的著作直到近代才为欧洲人所知。维埃特在其《分析术引论》前言的命题XI中也同样论证了二项式问题。但这一伟大发现通常是以布莱兹·帕斯卡的名字命名的。帕斯卡注意到,二项式的系数可以很容易地从我们现在称为“帕斯卡三角”的排列中得到:
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
等等
在这个三角形中,每一个新增数字都等于其上左右两个数字之和。因此,根据帕斯卡三角,下一行的数值为
1 8 28 56 70 56 28 8 1
例如,表值56就等于其上左右两个数字21+35之和。
帕斯卡三角与(a+b)8展开式之间的联系是非常直接的,因为三角形的最后一行数值为我们提供了必要的系数,即
(a+b)8=a8+8a7b+28a6b2+56a5b3
+70a4b4+56a3b5+28a2b6+8ab7+b8
我们只要将三角形的数值再向下延伸几行,就可以得到(a+b)12展开式中a7b5的系数为792。所以,帕斯卡三角的实用性是非常明显的。
年轻的牛顿经过对二项展开式的研究,发明了一个能够直接导出二项式系数的公式,而不必再繁琐地延伸三角形到所需要的那行了。并且,他对模式的持续性的固有信念使他认为,能够正确推导出诸如(a+b)2或(a+b)3
这种形式的二项式。
关于分数指数和负数指数问题,在此还需多说一句。我们知道,在初等
这些关系。
以下所列牛顿的二项展开式公式是他在1676年写给其同时代伟人戈特弗里德·威廉·莱布尼兹的一封信中阐明的(此信经由皇家学会的亨利·奥尔登伯格转交)。牛顿写道:
项式的“指数是整数还是(比如说)分数,是正数还是负数”的问题。公式中的A、B、C等表示展开式中该字母所在项的前一项。
对于那些见过现代形式的二项展开式的读者来说,牛顿的公式可能显得过于复杂和陌生。但只要仔细研究一下,就可以解决读者的任何疑问。我们首先来看,
出
也许,这种形式看起来就比较熟悉了。
我们不妨应用牛顿的公式来解一些具体例题。例如,在展开(1+x)3时,
这恰恰就是帕斯卡三角的非列系数。并且,由于我们的原指数是正整数3,所以,展开式到第四项结束。
但是,当指数是负数时,又有一个完全不同的情况摆在牛顿面前。例如,展开(1+x)-3,根据牛顿公式,我们得到
或简化为
方程右边永远没有终止。应用负指数定义,这一方程就成为
或其等价方程
牛顿将上式交叉相乘并消去同类项,证实
(1+3x+3x2+x3)(1+3x+6x2-10x3+15x4-……)=1
牛顿用等式右边的无穷级数自乘,也就是求这无穷级数的平方,以检验这一貌似奇特的公式,其结果如下:
所以
这就证实了
与牛顿原推导结果相同。
牛顿写道;“用这一定理进行开方运算非常简便。”例如,假设我们求
现在,将等式右边的平方根代入前面标有()符号的二项展开式中的前6项,当然,此处要用29替换原公式中的x,因而,我
了前6个常数项。如果我们取二项展开式中更多的项,我们就会得到更加精确的近似值。并且,我们还可以用同样的方法求出三次根、四次根,等等,
续演算。
别奇怪的。而真正令人吃惊的是,牛顿的二项式定理精确地告诉我们应该采用哪些分数,而这些分数则是以一种完全机械的方式得出的,无须任何特殊的见解与机巧。这显然是一个求任何次方根的有效而巧妙的方法。
二项式定理是我们即将讨论的伟大定理的两个必要前提之一。另一个前提是牛顿的逆流数,也就是我们今天所说的积分。但是,对逆流数的详尽说明属于微积分问题,超出了本书的范围。然而,我们可以用牛顿的话来阐述其重要定理,并举一两个例子来加以说明。
牛顿在1669年中撰著的《运用无穷多项方程的分析学》一书中提出了逆流数问题,但这部论著直到1711年才发表。这是牛顿第一次提出逆流数问题,他将他的这部论文交给几个数学同事传阅。比如,我们知道,艾萨克·巴罗就曾看到过这部论文,他在1669年7月20日给他一个熟人的信里写道:“……我的一个朋友……在这些问题上很有天分,他曾带给我几篇论文。”巴罗或《分析学》一书的任何其他读者遇到的第一个法则如下。
设任意曲线AD的底边为AB,其垂直纵边为BD,设AB=x,
BD=y,并设a、b、c等为已知量,m和n为整数。则:
到x点之内的图形的面积。根据牛顿法则,这一图形的面积为
按照牛顿公式,面积为12x2,对这一结果,可以很容易地用三角形面积公式
牛顿又进一步说明了《分析学》一书的法则2,“如果y值是由几项之和组成的,那么,其面积也同样等于每一项面积之和。”例如,他写道,曲
那么,牛顿所采用的两个工具就是:二项式定理和求一定曲线下面积的流数法。他运用这两个工具,可以得心应手地解决许多复杂的数学与物理问题,而我们将要看到的是牛顿如何应用这两个工具,使一个古老的问题获得了全新的生命:计算π的近似值。我们在第四章的后记中,追溯了这一著名数字的某些历史,确认了某些学者,如阿基米德、韦达和卢道尔夫·冯瑟伦在计算更精确的π近似值方面所作出的贡献。1670年左右,这个问题引起了艾萨克·牛顿的注意。他运用他奇妙的新方法,对这一古老问题进行研究,并取得了辉煌的成就。
(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
(a+b) 5=a 5+5a 4b+10a 3b 2+10a 2b 3+5ab 4+b 5
(a+b) 6=a 6+6a 5b+15a 4b 2+20a 3b 3+15a 2b 4+6ab 5+b 6
…………
逐次做下去,把它们的第数排列起来,就得到一个表,我们称之为二项展开式系数表。如下
1
11
121
1331
14641
15101051
1615201561
…………………
这是一个由数字组成的三角形数表,它具有以下特点。第一,除第一行外,每行两端都是1,除1以外,每个数都等于它上面两个数之和,第二,每一横行都表示(a+b) n展开式中的系数,其中N等于行数减1。第三,由前两个性质我们可以借助上表求出N=7,8,9…时二项展开式各项的系数。第四,如果二项式的幂指数是偶数,中间一项的系数最大;如果二项式折幂指数是奇数,中间两项系数相同并且最大。
(a+b)2=a2+2ab+b2
(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3
(a+b)4=a4+4a3b+6a2b2+4ab3+b4
等等。对于(a+b)12,人们显然希望不必经由(a+b)十几次自乘的冗长计算,就能够发现其展开式中a7b5的系数。早在牛顿出生之前很久,人们便已提出并解决了二项式的展开式问题。中国数学家杨辉早在13世纪就发现了二项式的秘密,但他的著作直到近代才为欧洲人所知。维埃特在其《分析术引论》前言的命题XI中也同样论证了二项式问题。但这一伟大发现通常是以布莱兹·帕斯卡的名字命名的。帕斯卡注意到,二项式的系数可以很容易地从我们现在称为“帕斯卡三角”的排列中得到:
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
等等
在这个三角形中,每一个新增数字都等于其上左右两个数字之和。因此,根据帕斯卡三角,下一行的数值为
1 8 28 56 70 56 28 8 1
例如,表值56就等于其上左右两个数字21+35之和。
帕斯卡三角与(a+b)8展开式之间的联系是非常直接的,因为三角形的最后一行数值为我们提供了必要的系数,即
(a+b)8=a8+8a7b+28a6b2+56a5b3
+70a4b4+56a3b5+28a2b6+8ab7+b8
我们只要将三角形的数值再向下延伸几行,就可以得到(a+b)12展开式中a7b5的系数为792。所以,帕斯卡三角的实用性是非常明显的。
年轻的牛顿经过对二项展开式的研究,发明了一个能够直接导出二项式系数的公式,而不必再繁琐地延伸三角形到所需要的那行了。并且,他对模式的持续性的固有信念使他认为,能够正确推导出诸如(a+b)2或(a+b)3
这种形式的二项式。
关于分数指数和负数指数问题,在此还需多说一句。我们知道,在初等
这些关系。
以下所列牛顿的二项展开式公式是他在1676年写给其同时代伟人戈特弗里德·威廉·莱布尼兹的一封信中阐明的(此信经由皇家学会的亨利·奥尔登伯格转交)。牛顿写道:
项式的“指数是整数还是(比如说)分数,是正数还是负数”的问题。公式中的A、B、C等表示展开式中该字母所在项的前一项。
对于那些见过现代形式的二项展开式的读者来说,牛顿的公式可能显得过于复杂和陌生。但只要仔细研究一下,就可以解决读者的任何疑问。我们首先来看,
出
也许,这种形式看起来就比较熟悉了。
我们不妨应用牛顿的公式来解一些具体例题。例如,在展开(1+x)3时,
这恰恰就是帕斯卡三角的非列系数。并且,由于我们的原指数是正整数3,所以,展开式到第四项结束。
但是,当指数是负数时,又有一个完全不同的情况摆在牛顿面前。例如,展开(1+x)-3,根据牛顿公式,我们得到
或简化为
方程右边永远没有终止。应用负指数定义,这一方程就成为
或其等价方程
牛顿将上式交叉相乘并消去同类项,证实
(1+3x+3x2+x3)(1+3x+6x2-10x3+15x4-……)=1
牛顿用等式右边的无穷级数自乘,也就是求这无穷级数的平方,以检验这一貌似奇特的公式,其结果如下:
所以
这就证实了
与牛顿原推导结果相同。
牛顿写道;“用这一定理进行开方运算非常简便。”例如,假设我们求
现在,将等式右边的平方根代入前面标有()符号的二项展开式中的前6项,当然,此处要用29替换原公式中的x,因而,我
了前6个常数项。如果我们取二项展开式中更多的项,我们就会得到更加精确的近似值。并且,我们还可以用同样的方法求出三次根、四次根,等等,
续演算。
别奇怪的。而真正令人吃惊的是,牛顿的二项式定理精确地告诉我们应该采用哪些分数,而这些分数则是以一种完全机械的方式得出的,无须任何特殊的见解与机巧。这显然是一个求任何次方根的有效而巧妙的方法。
二项式定理是我们即将讨论的伟大定理的两个必要前提之一。另一个前提是牛顿的逆流数,也就是我们今天所说的积分。但是,对逆流数的详尽说明属于微积分问题,超出了本书的范围。然而,我们可以用牛顿的话来阐述其重要定理,并举一两个例子来加以说明。
牛顿在1669年中撰著的《运用无穷多项方程的分析学》一书中提出了逆流数问题,但这部论著直到1711年才发表。这是牛顿第一次提出逆流数问题,他将他的这部论文交给几个数学同事传阅。比如,我们知道,艾萨克·巴罗就曾看到过这部论文,他在1669年7月20日给他一个熟人的信里写道:“……我的一个朋友……在这些问题上很有天分,他曾带给我几篇论文。”巴罗或《分析学》一书的任何其他读者遇到的第一个法则如下。
设任意曲线AD的底边为AB,其垂直纵边为BD,设AB=x,
BD=y,并设a、b、c等为已知量,m和n为整数。则:
到x点之内的图形的面积。根据牛顿法则,这一图形的面积为
按照牛顿公式,面积为12x2,对这一结果,可以很容易地用三角形面积公式
牛顿又进一步说明了《分析学》一书的法则2,“如果y值是由几项之和组成的,那么,其面积也同样等于每一项面积之和。”例如,他写道,曲
那么,牛顿所采用的两个工具就是:二项式定理和求一定曲线下面积的流数法。他运用这两个工具,可以得心应手地解决许多复杂的数学与物理问题,而我们将要看到的是牛顿如何应用这两个工具,使一个古老的问题获得了全新的生命:计算π的近似值。我们在第四章的后记中,追溯了这一著名数字的某些历史,确认了某些学者,如阿基米德、韦达和卢道尔夫·冯瑟伦在计算更精确的π近似值方面所作出的贡献。1670年左右,这个问题引起了艾萨克·牛顿的注意。他运用他奇妙的新方法,对这一古老问题进行研究,并取得了辉煌的成就。
二项式定理的公式是什么呢?