组合数学-第五节:多项式定理.pdfVIP

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2.4.4多项式定理

当n为整数时,二项式定理给出了

的展开式,本节我们将其推广到求任意t个实数的和的n次方

的展开式。

在给出下面的多项式定理之前,我们先来看一个例子,将

的各项展开并整理,可以得到

(2.4.12)

在(2.4.12)式右端的和式中,每项都是

的形式,这里,

都是非负整数,且

。其中

的系数为:

定理2.4.3:设n为正整数,则:

其中:

称为多项式系数;而其中的求和号是对所有满足

的非负整数序列

求和。

证明先将

写成n个

因子的乘积:

现在我们将其展开,直到没有括号为止。因为每个因子中我们都可取

中的任一个,所以展开式共有

项,且每项都可以写成

的形式。要得到这一项,我们应该在n个因子中的

个里面取

,有

种取法;在剩下的

个因子中的

个里面取

,有

种取法;……;最后,在

个因子里面取

,有

种取法。由乘法原则知,

前的系数为:

例1展开

,则

的系数为:

例2展开

,则

的系数为:

下面就多项式系数所满足的性质作一些说明:

(1)在多项式定理中,其右端的求和号中所包含的项数就是方程:

的非负整数解的数目,即为

项。

例如,多项式

的展开式(2.4.12)中恰有

项。

(2)在多项式:

的第一个因子中选

,第二个因子中选

,……,第n个因子中选

,则多项式的展开项

对应着多重集合

的一个n排列,并且这个对应显然是一一的,所以多项式的展开式中各项系数之和

恰为A的n排列数。

在多项式定理中,令

,则有:

它反映的正是

个不同的元素的多重集合

的n排列数为

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