NexTutor
Wirtualne laboratorium/Matematyka/Kombinatoryka/Symbol Newtona — symetria

Symbol Newtona — symetria

Symbol Newtona liczy podzbiory k-elementowe i tworzy wiersze trójkąta Pascala. Zmieniaj n i k, by zobaczyć jego symetrię.

Matematyka · Kombinatoryka · Symbol Newtona — symetria
Liczność zbioru nn8
Wybór kk elementów2
Symbol Newtona spełnia zależność: C(n,k)C(n,k) oraz C(n,nk)C(n,n-k) są…
zbiór n
8
wybór k
2
C(n,k)
28
C(n,n−k)
28

Co się właśnie stało?

Podświetliliśmy dwie różne pozycje w wierszu — k oraz n−k — położone symetrycznie względem środka. Ich słupki mają identyczną wysokość, bo C(n,k)=C(n,nk)C(n,k)=C(n,n-k). Cały wiersz trójkąta Pascala jest lustrzanie symetryczny.

Symbol Newtona:

(nk)=n!k!(nk)!\binom{n}{k}=\dfrac{n!}{k!(n-k)!}

— liczba k-elementowych podzbiorów zbioru n-elementowego (bez powtórzeń, kolejność nieistotna). nn — liczność zbioru, kk — ile elementów wybieramy.

Symetria — sedno modelu:

(nk)=(nnk)=n!k!(nk)!\binom{n}{k}=\binom{n}{n-k}=\dfrac{n!}{k!(n-k)!}

Wybranie kk elementów „do wzięcia" jest tym samym, co wskazanie pozostałych nkn-k elementów „do odrzucenia". Każdemu wyborowi k-elementowemu odpowiada dokładnie jeden wybór (n−k)-elementowy — dlatego obu jest tyle samo. Widać to też we wzorze: zamiana knkk \leftrightarrow n-k nie zmienia mianownika k!(nk)!k!\,(n-k)!.

Związek z trójkątem Pascala i dwumianem

Wiersz nn trójkąta Pascala to kolejno C(n,0),C(n,1),,C(n,n)C(n,0), C(n,1), \dots, C(n,n) — a symetria oznacza, że czyta się on tak samo od lewej i od prawej. Te same liczby to współczynniki dwumianu Newtona:

(a+b)n=k=0n(nk)ankbk(a+b)^n=\sum_{k=0}^{n}\binom{n}{k}a^{n-k}b^k

np. dla n = 4: 1, 4, 6, 4, 1 — palindrom. Skrajne wyrazy to zawsze C(n,0)=C(n,n)=1C(n,0)=C(n,n)=1, a największy leży pośrodku wiersza.

Po co Ci to na maturze:

Symetria skraca rachunki: zamiast liczyć C(20,17)C(20,17) policz C(20,3)C(20,3) — ta sama wartość, a mniej mnożenia. To też szybki test poprawności: jeśli wiersz nie jest symetryczny, gdzieś jest błąd.

Zapamiętaj: (nk)=(nnk)\binom{n}{k}=\binom{n}{n-k} — wybór k „do wzięcia" to wybór n−k „do odrzucenia". Wiersz Pascala jest symetryczny.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Najczęstsze pytania

Dlaczego C(n,k)=C(n,n−k)?

Bo wybór k elementów „do wzięcia" jest równoważny wyborowi n−k elementów „do odrzucenia".

Z czym związany jest symbol Newtona?

Z trójkątem Pascala (wiersze) i wzorem dwumianowym Newtona (współczynniki (a+b)ⁿ).

Powiązane eksperymenty