¿Por qué el triángulo de Pascal funciona para combinaciones?

Entonces entiendes cómo el valor de kth en la enésima fila del Triángulo de Pascal es el coeficiente de kth de (x + y) ^ n, y quieres saber cómo ese valor podría ser igual a nCk, la cantidad de formas de elegir k objetos de un conjunto de n. En otras palabras, ¿qué pasa con la fórmula binomial?

Veamos un ejemplo fijo, n = 5 yk = 2. El Triángulo de Pascal te dice que el coeficiente frente a x ^ 2y ^ 3 en (x + y) ^ 5 es 10. ¿Pero por qué?

Imagina que no conoces este truco. ¿Qué harías? Bueno, puede intentar expandirse (x + y) ^ 5:

(x + y) (x + y) (x + y) (x + y) (x + y)

Muy bien tiempo para comenzar a multiplicar! Estoy bromeando, por supuesto. Tal vez en lugar de multiplicarlo todo, podamos hacer un truco furtivo para ver solo los términos que nos interesan, el x ^ 2y ^ 3.

¿Cómo se multiplica para obtener x ^ 2y ^ 3? Bueno, necesitarás dos x y tres y. Tal vez tomo las dos x de los dos primeros términos (x + y). O tal vez los tomo del segundo y tercer lugar. Tal vez lo tomo de la primera y la última.

Desea elegir dos de los cinco términos (x + y) para obtener x. ¿De cuántas maneras puedes hacer esto? 5C2, o exactamente 5! / 2! 3!

Algunas preguntas adicionales recomendadas, para solidificar realmente su comprensión de este fantástico triángulo:

  1. Encuentra un patrón en la suma de los números en una fila del triángulo. ¿Por qué es esto cierto?
  2. El Triángulo de Pascal también se puede construir aritméticamente, es decir, poner 1s a la izquierda y a la derecha, luego cada valor es igual a la suma de los dos por encima. ¿Por qué nCk tiene esta propiedad? En otras palabras, muestre por qué nCk = (n-1) Ck + (n-1) C (k-1).

Estas preguntas no requieren matemáticas complicadas para resolverlas. Se trata de conectar diferentes situaciones y formas de contar. Describiré soluciones y sugerencias en los comentarios.

(A2A)

Dices que entiendes el teorema binomial.

Bien, entonces, ¿cuál es el coeficiente de, por ejemplo, [matemáticas] x ^ 3 y [/ matemáticas] en [matemáticas] (x + y) ^ 4 [/ matemáticas]?

Si escribimos

[matemáticas] (x + y) (x + y) (x + y) (x + y) [/ matemáticas]

y pensar en la ley distributiva, entonces esto es

[matemáticas] xxxx [/ matemáticas]

[matemáticas] + xxxy + xxyx + xyxx + yxxx [/ matemáticas]

[matemáticas] + xxyy + xyxy + xyyx + yxxy + yxyx + yyxx [/ math]

[matemáticas] + xyyy + yxyy + yyxy + yyyx [/ math]

[matemáticas] + aaaa [/ matemáticas]

Es decir, cada término aquí se toma seleccionando una [matemática] x [/ matemática] o una [matemática] y [/ matemática] de cada término.

Bien, entonces, ¿cuántas maneras de elegir tres [matemáticas] x [/ matemáticas] y una [matemáticas] y [/ matemáticas]? Bueno, [matemáticas] \ binom {4} {3} [/ matemáticas], por supuesto.

A medida que comprenda la idea de las rutas en el triángulo, la idea de las combinaciones se deduce de allí: Para llegar a la posición correspondiente con [matemáticas] \ binom {n} {r} = \ frac {n!} {R! (Nr) !} [/ math], debe tomar cualquier camino que vaya hacia abajo y hacia la derecha [math] r [/ math] veces, mientras baja y deja [math] nr [/ math] veces. Las posiciones de los movimientos hacia abajo y hacia la derecha dentro de la secuencia de movimientos corresponden con una combinación de [matemática] r [/ matemática] de los movimientos [matemática] n [/ matemática], y para cada combinación, también obtenemos exactamente uno camino. Entonces el número de caminos es igual al número de combinaciones.

El triángulo de Pascal en realidad no demuestra la fórmula combinada. Simplemente muestra cómo derivar los coeficientes de la expansión de [matemática] (x + y) ^ {k + 1} [/ matemática] cuando se le dan los coeficientes de la expansión de [matemática] (x + y) ^ k [/ matemáticas].

Se puede demostrar que [matemáticas] (x + y) ^ n = \ sum \ limits_ {i = 0} ^ n {n \ elegir i} x ^ {ni} y ^ i [/ matemáticas] utilizando el principio de inducción .