多項定理

\( (a_1+a_2+\cdots+a_m)^n \) の展開式において, \( n=p_1+p_2+\cdots+p_m \) とするとき,
\(a^{p_1}a^{p_2}\cdots a^{p_m}\) の項の係数は,

$$\frac{n!}{p_1!p_2!\cdots p_m!} =\frac{(p_1+p_2+\cdots+p_m)!}{p_1!p_2!\cdots p_m!} %=\frac{\left(\sum_{j=1}^m p_j\right)!}{p_1!p_2!\cdots p_m!} $$

である.

を証明する.

二項定理を,
$$ \mbox{「} (a+b)^n \mbox{の展開式において,} a^{n-r}b^r \mbox{の項の係数は,} {_n}{\rm{C}}_r=\displaystyle\frac{n!}{(n-r)!r!} \mbox{である.」} $$
という形で学習した人も多いと思う. これに対して, \(n=p_1+p_2, r=p_2\) とすると, $${_n}{\rm{C}}_r=\frac{n!}{p_1!p_2!}=\frac{(p_1+p_2)!}{p_1!p_2!}$$ と書けることがわかる. この形を見れば, 多項定理が二項定理の一般化になっていることが見やすいだろう.


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