杨辉三角(小学版)
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杨辉三角解题公式(二)杨辉三角解题公式什么是杨辉三角?杨辉三角是中国古代数学家杨辉发现的一种特殊数列排列方式。
它的特点是,每一行的端点和每一行的中间数都是1,其他位置上的数是上一行两个相邻数的和。
杨辉三角解题公式第n行第k个数的计算公式第n行第k个数的计算公式可以表示为:C(n,k)=n!k!(n−k)!其中,n!表示n的阶乘,即n!=n×(n−1)×(n−2)×...×2×1。
例子我们来计算一下杨辉三角的第5行:第1个数:C(5,1)=5!1!(5−1)!=5!1!×4!=5×4×3×2×11×4×3×2×1=5第2个数:C(5,2)=5!2!(5−2)!=5!2!×3!=5×4×3×2×12×1×3×2×1=10第3个数:C(5,3)=5!3!(5−3)!=5!3!×2!=5×4×3×2×13×2×1×2×1=10第4个数:C(5,4)=5!4!(5−4)!=5!4!×1!=5×4×3×2×14×3×2×1×1=5第5个数:C(5,5)=5!5!(5−5)!=5!5!×0!=5×4×3×2×15×4×3×2×1×1=1所以,第5行的数列为:1, 5, 10, 10, 5, 1。
这就是杨辉三角的特性:每一行的数都可以通过计算上一行的两个相邻数得到,并且每一行的端点和中间数都是1。
杨辉三角知识讲解
杨辉三角,又被称为杨辉梯形或帕斯卡三角形,是一种数学图形,以数学家杨辉命名。
它的形式如下:
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1
..........
杨辉三角的特点是,每个数等于它上方两个数之和。
首行只有一个数为1,其余行每行的第一个数和最后一个数也为1。
杨辉三角中的数字具有很多有趣的性质。
以下是一些常见的性质:
1. 对称性:杨辉三角是关于中心垂直线对称的。
也就是说,从中心列开始,每个数都等于它对称位置的数。
2. 任意行数之和等于2的n次方:杨辉三角的任意一行数字之和等于2的n次方,这里n表示杨辉三角的行数。
3. 组合数性质:杨辉三角的每个数都可以表示为一个组合数。
例如,第n行的第k个数可以表示为C(n-1, k-1),其中C是组合数。
4. 形成二项式展开式:杨辉三角的每一行的数字依次对应二项式展开式的系数。
例如,第n行的数字依次表示(x+y)^n展开式中的各项系数。
杨辉三角在数学和计算机科学中有着广泛的应用。
它可以用于求解组合数、排列组合问题,以及在动态规划算法中的应用等。
通过杨辉三角,我们可以深入理解数学中的组合数性质和二项式展开式,进一步拓展数学思维。
同时,杨辉三角也为我们提供了一种简便的计算和记忆组合数的方法。
总之,杨辉三角是数学中一个有趣而重要的概念,它的形状和数字特性使得它成为了数学教学和应用的重要工具。
前提:端点的数为1.1、每个数等于它上方两数之和。
2、每行数字左右对称,由1开始逐渐变大。
3、第n行的数字有n项。
4、第n行数字和为5、第n行的第m个数和第n-m+1个数相等,即C(n-1,m-1)=C(n-1,n-m)(组合数性质之一)6、每个数字等于上一行的左右两个数字之和。
可用此性质写出整个杨辉三角。
即第n+1行的第i个数等于第n 行的第i-1个数和第i个数之和,这也是组合数的性质之一。
(公式见右图)7、第n行的m个数可表示为C(n-1,m-1)组合数计算方法:C(n,m)=n!/[m!(n-m)!]8、(a+b)^n的展开式中的各项系数依次对应杨辉三角的第(n+1)行中的每一项。
[1]9、将第2n+1行第1个数,跟第2n+2行第3个数、第2n+3行第5个数……连成一线,这些数的和是第4n+1个斐波那契数;将第2n行第2个数(n>1),跟第2n-1行第4个数、第2n-2行第6个数……这些数之和是第4n-2个斐波那契数。
应用性质6和性质7是杨辉三角的基本性质,是研究杨辉三角其他规律的基础。
杨辉三角的图算与杨辉三角联系最紧密的是二项式乘方展开式的系数规律,即二项式定理。
例如,在杨辉三角中,第3行的第三个数恰好对应着两数和的平方的展开式的每一项的系数,即(a+b)^2;=a^2+2ab+b^2第4行的四个数恰好依次对应两数和的立方的展开式的每一项的系数即(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3以此类推。
又因为性质6:第n行的m个数可表示为C(n-1,m-1),即为从n-1个不同元素中取m-1个元素的组合数。
因此可得出二项式定理的公式为:(a+b)^n=C(n,0)a^n*b^0+C(n,1)a^(n-1)*b^1+...+C(n,r)a^(n-r)*b^r...+C(n,n)a^0*b^n因此,二项式定理与杨辉三角形是一对天然的数形趣遇,它把数形结合带进了计算数学。
求二项式展开式系数的问题,实际上是一种组合数的计算问题。
杨辉三角应用(回家的路有多少条)小明生活的城市规划得非常规则,街区都是矩形,他的家和学校相隔了好几个街道。
有一天,小明在回家的路上正在为走哪条路发愁。
忽然,他想起这段时间数学课正在学“排列组合”这一章,“我何不用刚学到的知识来计算一下我回家可有多少条路供选择?”于是,他边走边思考这个问题,他发现这个问题还真不简单,需要静下心来好好想一想。
同学们,你们会算吗?小明这样想:“我肯定不会走回头路的,所以我只能向右和向上走,一共应该向右走5条街道,向上走5条街道。
”小明想起老师经常告诉他:“在遇到困难的时候,要学会将问题转化!”。
于是,小明用a表示横向的一条街道,用b表示纵向的一条街道,那么“abbaaabba”就表示如图的一条路线。
这样,小明就可以用a,b的字符串来表示每一条路线了,而路线的条数就等于a,b 的字符串个数。
问题就转化成为求“5个a和5个b组成多少个不同的字符串?”。
这一问题的解答就很简单了:将10个位置种选出5个位置用来放置a,有C 10 5 种方法;余下的位置自然就用来放置。
所以,一共有C 10 5=252个不同的字符串。
小明终于明白了,从家到学校竟然有252条路可以供选择,怪不得平时很少走重复的路线。
小明对自己的解法很是得意!他一到学校,就把这个题目告诉了好朋友小刚,却不告诉小刚答案,他想考考小刚。
小刚也是一个爱思考的同学,但是一时还真没做上来。
不过,小刚没有气馁,他觉得这个问题中由于街道太多,导致问题比较复杂,所以他决定将问题简化,先做几个数学实验,然后从中找规律,最后才解决这个问题。
小刚先假设小明家和学校只相隔一个街区,图中顶点处的数字“1”表示从这个顶点到达小明家只有一条路线。
小刚再假设小明家和学校只相隔四个街区,图中顶点处的数字表示从这个顶点到达学校的路线条数。
这时小刚发现了规律:若顶点位于最上面或最左面,则它到H的路线只有1条;若顶点位于其他位置,则它到H的路线条数等于它上面和左面的顶点到H的路线条数之和!小刚根据这个规律一口气将所有顶点的路线条数都写了出来,发现从学校S到家H的路线正好是252条。