二項定理で「項の係数」だけを最短で求める方法|全部展開しなくていい
項の係数がわからない
先生、
前回二項定理を学習したので、
先生、二項定理そのものは分かるんですけど、 「○番目の項の係数を求めよ」って言われると、急に手が止まります…。
先生、二項定理そのものは分かるんですけど、 「○番目の項の係数を求めよ」って言われると、急に手が止まります…。
それはよくある悩みだね。
二項定理や組み合わせの知識が足りないというより、
係数に必要な部分だけを正しく取り出せていないことが原因なんだ。
例題で確認してみよう
では、次の問題を考えてみよう。
(x + 1)100 を展開したときの x98 の係数を求めよ
100乗ですか……。全部展開するのは無理ですね。
もちろん。
でも、係数だけなら話は別だ。
どの項にあたるかを考える
二項定理では、
(x + 1)100 の展開は、100C0 x100 + 100C1 x99 + 100C2 x98 + ・・・
あ、x98 がもう見えてます。
そう。
この時点で大事なのは、
- x98 はどの項か
- その前についている数は何か
この2点だけだ。
- x98 はどの項か
- その前についている数は何か
この2点だけだ。
今見た通り、x98 の前についているのは
100C2 だね。
つまり、係数は 100C2 ということですね。
その通り。
「係数を求めよ」という問題は、
この 100C2 を計算せよと言っているだけなんだ。
「係数を求めよ」という問題は、
この 100C2 を計算せよと言っているだけなんだ。
人が計算できる形に直す
したがって、
4950
(x + 1)100 を展開したときの x98 の係数は4950
係数問題でやることは毎回同じ
思っていたより、ずっとシンプルですね。
そう。係数の問題では、展開する必要は一切ないんだ。
やることを整理すると:
1. 何乗の項かを見る
2. その項の前にある nCk を見つける
3. nCk を計算する
1. 何乗の項かを見る
2. その項の前にある nCk を見つける
3. nCk を計算する
「どこを見ればいいか」がはっきりしました。
それが分かれば、100乗でも200乗でも、やっていることは同じだ。
結論(もう一度)
二項定理の係数問題で大切なのは、
- 全部展開しようとしない
- 欲しい項だけを見る
- その前の nCk を計算する
これだけ。
二項定理の係数問題で大切なのは、
- 全部展開しようとしない
- 欲しい項だけを見る
- その前の nCk を計算する
これだけ。
チェック問題(選択すると即判定)
問題1: (x + 1)100 を展開したときの x98 の係数はどれ?
ワンポイント解説: x98 に対応するのは k=2。係数は 100C2 で、その値は 4950 です。
問題2: (x + 1)100 の展開で x97 の係数を式で表すとどれ?
ワンポイント解説: x97 は 100 − k = 97 → k = 3。したがって係数は 100C3 と表します。
問題3: 次のうち、「(x + 1)100 の展開で y の指数が 3 の項の係数」を正しく表しているものはどれ?
ワンポイント解説: y の指数が 3 ということは k=3。係数は 100C3 です。
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