三项式定理常数项快速求法

投稿:霓裳晚歌 优质问答领域创作者 发布时间:2023-10-01 17:03:56
三项式定理常数项快速求法

你好,三项式定理:$$(a+b+c)^n=\sum_{i+j+k=n}\binom{n}{i,j,k}a^ib^jc^k$$ 其中,$\binom{n}{i,j,k}=\frac{n!}{i!j!k!}$,$i,j,k$满足$i+j+k=n$。

要求三项式定理的常数项,即让$i=j=k$,这时有$$\binom{n}{i,i,i}=\frac{n!}{i!i!i!}=\frac{n!}{(i!)^3}$$ 常数项为$$\frac{(a+b+c)^n+2(a^n+b^n+c^n)}{3}$$

其中,$(a+b+c)^n$可以使用快速幂算法进行快速求解,$a^n+b^n+c^n$可以使用快速幂算法结合等比数列求和公式进行快速求解。

三项式定理常数项快速求法

关于这个问题,三项式定理是指:

$$(a+b+c)^n=\sum_{i+j+k=n}\binom{n}{i,j,k}a^ib^jc^k$$

其中,$\binom{n}{i,j,k}$ 是组合数,其定义为:

$$\binom{n}{i,j,k}=\frac{n!}{i!j!k!}$$

求三项式定理中常数项的快速方法如下:

首先,当 $i+j+k=n$ 时,$\binom{n}{i,j,k}$ 的值为 $1$,否则其值为 $0$。

因此,当 $a+b+c=0$ 时,即 $a=-b-c$,只有当 $i$ 和 $j$ 的奇偶性相同且 $k$ 为偶数时,常数项才不为 $0$。

因此,我们可以将 $n$ 拆分成 $n=2m$ 或 $n=2m+1$ 两种情况,然后分别计算出 $i,j,k$ 的奇偶性相同的所有情况下 $\binom{n}{i,j,k}$ 的和,即可得到常数项的值。

具体做法可以参考下面的 Python 代码:

```python

def constant_term(a, b, c, n):

if a + b + c != 0:

return 0

m = n // 2

# 偶数项

sum_even = 0

for i in range(0, m+1, 2):

for j in range(0, m+1-i, 2):

k = m - i - j

if k % 2 == 0:

sum_even += math.comb(n, (i, j, k))

# 奇数项

sum_odd = 0

for i in range(1, m+1, 2):

for j in range(1, m+1-i, 2):

k = m - i - j

if k % 2 == 0:

sum_odd += math.comb(n, (i, j, k))

return sum_even - sum_odd

```

其中,`math.comb(n, (i, j, k))` 是 Python 自带的计算组合数的函数。

三项式定理常数项快速求法

您好,三项式定理是指 $(a+b+c)^n$ 的展开式,其中 $n$ 是正整数。展开式中每一项的系数可以通过组合数 $\binom{n}{i,j,k}$ 来计算,其中 $i,j,k$ 是非负整数,且 $i+j+k=n$。常数项指展开式中幂次为 $0$ 的项,即 $a^0b^0c^0$ 的系数。

常数项的求法有多种,以下介绍一种快速的方法。

首先,我们将三个变量 $a,b,c$ 看做三个人,他们需要在 $n$ 个任务中选择一些任务来完成。我们将任务分成三类:由 $a$ 单独完成的任务、由 $b$ 单独完成的任务、由 $c$ 单独完成的任务,以及由两个或三个人共同完成的任务。设第一类任务的数量为 $i$,第二类任务的数量为 $j$,第三类任务的数量为 $k$,第四类任务的数量为 $n-i-j-k$。那么常数项的系数就是:

$$\binom{n}{i,j,k}=\frac{n!}{i!j!k!(n-i-j-k)!}$$

这个式子的意义是:从 $n$ 个任务中选择 $i$ 个由 $a$ 完成的任务,选择 $j$ 个由 $b$ 完成的任务,选择 $k$ 个由 $c$ 完成的任务,选择 $n-i-j-k$ 个由两个或三个人共同完成的任务的方案数。注意到这里没有考虑任务的顺序,因此需要除以 $i!j!k!(n-i-j-k)!$,得到不同的任务选择方案数。

为了求出常数项系数的值,我们需要枚举 $i,j,k$ 的所有可能取值。由于 $i+j+k=n$,因此 $i$ 和 $j$ 的取值范围是 $0\le i,j\le n$,而 $k=n-i-j$。这样,我们只需要枚举 $i,j$ 两个变量,就可以计算出常数项系数的值。

时间复杂度为 $\mathcal{O}(n^2)$,比直接计算组合数的时间复杂度 $\mathcal{O}(n^3)$ 要快很多。

三项式定理常数项快速求法

三项式,数学名词,指初等代数中项数为3的多项式,即三个单项式相加的和。

常数项不需要求啊,二次三项式指的就是形如ax^2+bx+c=0(a不等于0)的式子,所以常数项就是c

在数学中,由若干个单项式相加组成的代数式叫做多项式。多项式中的每个单项式叫做多项式的项,这些单项式中的最高项次数,就是这个多项式的次数。其中多项式中不含字母的项叫做常数项。三项式是三个项组成的多项式,最常见的形式是二次三项式 。不过不是所有三项式都是二次的,有的还有更高次数。