द्विपद प्रमेय: Difference between revisions
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|caption=द्विपद गुणांक(एनके) पास्कल के त्रिभुज की nवीं पंक्ति में | |caption=द्विपद गुणांक(एनके) पास्कल के त्रिभुज की nवीं पंक्ति में प्रविष्टि के रूप में प्रतीत होता है, गिनती 0 से शुरू होती है। प्रत्येक प्रविष्टि इसके ऊपर दो का योग होता है।}} | ||
प्रारंभिक बीजगणित में, द्विपद प्रमेय (या द्विपद विस्तार) द्विपद बहुपद के घातांक के बीजगणितीय प्रसार का वर्णन करता है। प्रमेय के अनुसार, बहुपद {{math|(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>}} को {{math|''ax''<sup>''b''</sup>''y''<sup>''c''</sup>}} के रूप में पद वाले योग से विस्तारित करना संभव होता है, जहां घातांक {{mvar|b}} तथा {{mvar|c}} के साथ गैर-ऋणात्मक पूर्णांक {{math|1=''b'' + ''c'' = ''n''}} हैं और गुणांक {{mvar|a}} के प्रत्येक पद का एक विशिष्ट धनात्मक पूर्णांक है जो {{mvar|n}} और {{mvar|b}} पर निर्भर करता है। तथा उदाहरण के लिए, के लिए {{math|1=''n'' = 4}},<math display="block">(x+y)^4 = x^4 + 4 x^3y + 6 x^2 y^2 + 4 x y^3 + y^4. </math> | प्रारंभिक बीजगणित में, द्विपद प्रमेय(या द्विपद विस्तार) द्विपद बहुपद के घातांक के बीजगणितीय प्रसार का वर्णन करता है। प्रमेय के अनुसार, बहुपद {{math|(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>}} को {{math|''ax''<sup>''b''</sup>''y''<sup>''c''</sup>}} के रूप में पद वाले योग से विस्तारित करना संभव होता है, जहां घातांक {{mvar|b}} तथा {{mvar|c}} के साथ गैर-ऋणात्मक पूर्णांक {{math|1=''b'' + ''c'' = ''n''}} हैं और गुणांक {{mvar|a}} के प्रत्येक पद का एक विशिष्ट धनात्मक पूर्णांक है जो {{mvar|n}} और {{mvar|b}} पर निर्भर करता है। तथा उदाहरण के लिए, के लिए {{math|1=''n'' = 4}},<math display="block">(x+y)^4 = x^4 + 4 x^3y + 6 x^2 y^2 + 4 x y^3 + y^4. </math> | ||
{{math|''ax''<sup>''b''</sup>''y''<sup>''c''</sup>}} के पद में गुणांक a को द्विपद गुणांक <math>\tbinom{n}{b}</math> या <math>\tbinom{n}{c}</math> के रूप में जाना जाता है, दोनों का मूल्य समान होता है। अलग-अलग के लिए ये गुणांक {{mvar|n}} तथा {{mvar|b}} पास्कल का त्रिभुज बनाने के लिए व्यवस्थित किया जाता है। ये नंबर साहचर्य में भी होते हैं, जहां <math>\tbinom{n}{b}</math> उन तत्वों के विभिन्न संयोजनों की संख्या देता है जिन्हें n-तत्व के समुच्चय से चुना जाता है। इसलिए <math>\tbinom{n}{b}</math> को अधिकांशता {{mvar|n}} और {{mvar|b}} के रूप में उच्चारित किया जाता है। | {{math|''ax''<sup>''b''</sup>''y''<sup>''c''</sup>}} के पद में गुणांक a को द्विपद गुणांक <math>\tbinom{n}{b}</math> या <math>\tbinom{n}{c}</math> के रूप में जाना जाता है, दोनों का मूल्य समान होता है। अलग-अलग के लिए ये गुणांक {{mvar|n}} तथा {{mvar|b}} पास्कल का त्रिभुज बनाने के लिए व्यवस्थित किया जाता है। ये नंबर साहचर्य में भी होते हैं, जहां <math>\tbinom{n}{b}</math> उन तत्वों के विभिन्न संयोजनों की संख्या देता है जिन्हें n-तत्व के समुच्चय से चुना जाता है। इसलिए <math>\tbinom{n}{b}</math> को अधिकांशता {{mvar|n}} और {{mvar|b}} के रूप में उच्चारित किया जाता है। | ||
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द्विपद प्रमेय में विशेष स्थितियां कम से कम चौथी शताब्दी ईसा पूर्व से ज्ञात थी, जब यूनानी गणितज्ञ यूक्लिड ने घातांक {{math|2}} के लिए द्विपद प्रमेय के विशेष स्थितियो का उल्लेख किया था।<ref name=wolfram>{{cite web| url=http://mathworld.wolfram.com/BinomialTheorem.html|title=द्विपद प्रमेय|website=Wolfram MathWorld|last=Weisstein|first=Eric W.}}</ref><ref name="Coolidge">{{cite journal|title=द्विपद प्रमेय की कहानी|first=J. L.|last=Coolidge|journal=The American Mathematical Monthly| volume=56| issue=3|date=1949|pages=147–157|doi=10.2307/2305028|jstor = 2305028}}</ref> इस बात के प्रमाण हैं कि घन के लिए द्विपद प्रमेय भारत में छठी शताब्दी ईस्वी तक जाना जाता था।<ref name=wolfram /><ref name="Coolidge" /> | द्विपद प्रमेय में विशेष स्थितियां कम से कम चौथी शताब्दी ईसा पूर्व से ज्ञात थी, जब यूनानी गणितज्ञ यूक्लिड ने घातांक {{math|2}} के लिए द्विपद प्रमेय के विशेष स्थितियो का उल्लेख किया था।<ref name=wolfram>{{cite web| url=http://mathworld.wolfram.com/BinomialTheorem.html|title=द्विपद प्रमेय|website=Wolfram MathWorld|last=Weisstein|first=Eric W.}}</ref><ref name="Coolidge">{{cite journal|title=द्विपद प्रमेय की कहानी|first=J. L.|last=Coolidge|journal=The American Mathematical Monthly| volume=56| issue=3|date=1949|pages=147–157|doi=10.2307/2305028|jstor = 2305028}}</ref> इस बात के प्रमाण हैं कि घन के लिए द्विपद प्रमेय भारत में छठी शताब्दी ईस्वी तक जाना जाता था।<ref name=wolfram /><ref name="Coolidge" /> | ||
बिना प्रतिस्थापन के {{mvar|n}} में {{mvar|k}} वस्तुओं के चयन तरीकों की संख्या को व्यक्त करने वाले संयोजी मात्राओं के रूप में द्विपद गुणांक, प्राचीन भारतीय गणितज्ञों के लिए रुचिकर थे। इस संयोजी समस्या का सबसे पहला ज्ञात संदर्भ, भारतीय गीतकार पिंगला द्वारा रचित चंदशास्त्र है। 200 ईसा पूर्व, जिसमें इसके समाधान की विधि निहित है।<ref name=Chinese>{{cite book|title=चीनी गणित का इतिहास|author1=Jean-Claude Martzloff|author2=S.S. Wilson|author3=J. Gernet|author4=J. Dhombres|publisher=Springer| year=1987}}</ref>{{rp|230}} 10वीं शताब्दी ईस्वी के टिप्पणीकार हलायुध ने इस विधि की व्याख्या की है जिसे अब पास्कल के त्रिकोण के रूप में जाना जाता है।<ref name=Chinese /> छठी शताब्दी ईस्वी तक, भारतीय गणितज्ञ | बिना प्रतिस्थापन के {{mvar|n}} में {{mvar|k}} वस्तुओं के चयन तरीकों की संख्या को व्यक्त करने वाले संयोजी मात्राओं के रूप में द्विपद गुणांक, प्राचीन भारतीय गणितज्ञों के लिए रुचिकर थे। इस संयोजी समस्या का सबसे पहला ज्ञात संदर्भ, भारतीय गीतकार पिंगला द्वारा रचित चंदशास्त्र है। 200 ईसा पूर्व, जिसमें इसके समाधान की विधि निहित है।<ref name=Chinese>{{cite book|title=चीनी गणित का इतिहास|author1=Jean-Claude Martzloff|author2=S.S. Wilson|author3=J. Gernet|author4=J. Dhombres|publisher=Springer| year=1987}}</ref>{{rp|230}} 10वीं शताब्दी ईस्वी के टिप्पणीकार हलायुध ने इस विधि की व्याख्या की है जिसे अब पास्कल के त्रिकोण के रूप में जाना जाता है।<ref name=Chinese /> छठी शताब्दी ईस्वी तक, भारतीय गणितज्ञ अनुमानतः यह जानते थे कि इसे भागफल के रूप में कैसे व्यक्त किया जाए <math display="inline">\frac{n!}{(n-k)!k!}</math>,<ref name="Biggs">{{cite journal|last=Biggs|first=N. L.|title=कॉम्बिनेटरिक्स की जड़ें| journal=Historia Math.|volume=6|date=1979|issue=2|pages=109–136|doi=10.1016/0315-0860(79)90074-0|doi-access=free}}</ref> और इस नियम का स्पष्ट विवरण भास्कर द्वितीय द्वारा लिखित 12वीं शताब्दी के ग्रंथ लीलावती में पाया जाता है।<ref name="Biggs" /> | ||
हमारे ज्ञान के लिए द्विपद प्रमेय और द्विपद गुणांक की तालिका का पहला सूत्रीकरण, अल-काराजी के एक काम में पाया जा सकता है, जिसे अल-समावली ने अपने अल-बहिर में उद्धृत किया है।<ref>{{Cite web|url=https://core.ac.uk/download/pdf/82000184.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/https://core.ac.uk/download/pdf/82000184.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|website=core.ac.uk|access-date=2019-01-08|title=द्विपद प्रमेय: मध्यकालीन इस्लामी गणित में एक व्यापक अवधारणा|page=401}}</ref><ref>{{Cite journal|title=अज्ञात को वश में करना। पुरातनता से बीसवीं सदी की शुरुआत तक बीजगणित का इतिहास|url=https://www.ams.org/journals/bull/2015-52-04/S0273-0979-2015-01491-6/S0273-0979-2015-01491-6.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/https://www.ams.org/journals/bull/2015-52-04/S0273-0979-2015-01491-6/S0273-0979-2015-01491-6.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|journal=Bulletin of the American Mathematical Society|page=727|quote=हालांकि, बीजगणित अन्य मामलों में उन्नत हुआ। लगभग 1000, अल-काराजी ने द्विपद प्रमेय}}</ref | हमारे ज्ञान के लिए द्विपद प्रमेय और द्विपद गुणांक की तालिका का पहला सूत्रीकरण, अल-काराजी के एक काम में पाया जा सकता है, जिसे अल-समावली ने अपने अल-बहिर में उद्धृत किया है।<ref>{{Cite web|url=https://core.ac.uk/download/pdf/82000184.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/https://core.ac.uk/download/pdf/82000184.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|website=core.ac.uk|access-date=2019-01-08|title=द्विपद प्रमेय: मध्यकालीन इस्लामी गणित में एक व्यापक अवधारणा|page=401}}</ref><ref>{{Cite journal|title=अज्ञात को वश में करना। पुरातनता से बीसवीं सदी की शुरुआत तक बीजगणित का इतिहास|url=https://www.ams.org/journals/bull/2015-52-04/S0273-0979-2015-01491-6/S0273-0979-2015-01491-6.pdf |archive-url=https://ghostarchive.org/archive/20221009/https://www.ams.org/journals/bull/2015-52-04/S0273-0979-2015-01491-6/S0273-0979-2015-01491-6.pdf |archive-date=2022-10-09 |url-status=live|journal=Bulletin of the American Mathematical Society|page=727|quote=हालांकि, बीजगणित अन्य मामलों में उन्नत हुआ। लगभग 1000, अल-काराजी ने द्विपद प्रमेय को बताया}}</ref><ref>{{Cite book|url=https://books.google.com/books?id=vSkClSvU_9AC&pg=PA62|title=अरबी गणित का विकास: अंकगणित और बीजगणित के बीच|last=Rashed|first=R.|date=1994-06-30|publisher=Springer Science & Business Media|isbn=9780792325659|language=en|page=63}}</ref> अल-काराजी ने द्विपद गुणांकों के त्रिकोणीय डिज़ाइन का वर्णन किया<ref name=Karaji>{{MacTutor|id=Al-Karaji|title=Abu Bekr ibn Muhammad ibn al-Husayn Al-Karaji}}</ref> और गणितीय प्रेरण के प्रारंभिक रूप का उपयोग करते हुए द्विपद प्रमेय और पास्कल त्रिकोण दोनों का गणितीय प्रमाण भी प्रदान किया।<ref name=Karaji /> फारसी कवि और गणितज्ञ उमर खय्याम अनुमानतः उच्च क्रम के सूत्र से परिचित थे, चूँकि, उनके कई गणितीय कार्य गुम हो गए थे।<ref name="Coolidge" /> 13वीं शताब्दी के यांग हुई के गणितीय कार्यों में छोटी घात के द्विपद विस्तार ज्ञात थे<ref>{{cite web | last = Landau | first = James A. | title =हिस्टोरिया मैटमैटिका मेलिंग लिस्ट आर्काइव: पुन: [एचएम] पास्कल का त्रिभुज| work = Archives of Historia Matematica | format = mailing list email | access-date = 2007-04-13 | date = 1999-05-08 | url = http://archives.math.utk.edu/hypermail/historia/may99/0073.html }}</ref> और चू शिह-चीह भी।<ref name="Coolidge" /> यांग हुई ने इस पद्धति का श्रेय जिया जियान के 11वीं शताब्दी के पाठ को दिया है, चूँकि, अब वे लेख भी खो गए हैं।<ref name=Chinese />{{rp|142}} | ||
1544 में, माइकल स्टिफ़ेल ने द्विपद गुणांक शब्द को पेश किया और दिखाया कि उन्हें कैसे व्यक्त किया जाए <math>(1+a)^n</math> के अनुसार <math>(1+a)^{n-1}</math>पास्कल के त्रिकोण के माध्यम से।<ref name="Kline">{{cite book|title=गणितीय सोच का इतिहास|first=Morris| last=Kline| author-link=Morris Kline|page=273|publisher=Oxford University Press|year=1972}}</ref> ब्लेज़ पास्कल ने अपने ट्रैटे डू त्रिकोण अंकगणित में व्यापक रूप से नामांकित त्रिभुज का अध्ययन किया।<ref>{{Cite book|last=Katz|first=Victor|title=गणित का इतिहास: एक परिचय|publisher=Addison-Wesley|year=2009|isbn=978-0-321-38700-4|pages=491|chapter=14.3: Elementary Probability}}</ref> चूँकि, संख्याओं का डिज़ाइन पहले ही देर से पुनर्जागरण के यूरोपीय गणितज्ञों के लिए जाना जाता था, जिसमें स्टिफ़ेल, निकोलो फोंटाना टारटाग्लिया और साइमन स्टीविन सम्मिलित थे।<ref name="Kline" /> | 1544 में, माइकल स्टिफ़ेल ने द्विपद गुणांक शब्द को पेश किया और दिखाया कि उन्हें कैसे व्यक्त किया जाए <math>(1+a)^n</math> के अनुसार <math>(1+a)^{n-1}</math>पास्कल के त्रिकोण के माध्यम से।<ref name="Kline">{{cite book|title=गणितीय सोच का इतिहास|first=Morris| last=Kline| author-link=Morris Kline|page=273|publisher=Oxford University Press|year=1972}}</ref> ब्लेज़ पास्कल ने अपने ट्रैटे डू त्रिकोण अंकगणित में व्यापक रूप से नामांकित त्रिभुज का अध्ययन किया।<ref>{{Cite book|last=Katz|first=Victor|title=गणित का इतिहास: एक परिचय|publisher=Addison-Wesley|year=2009|isbn=978-0-321-38700-4|pages=491|chapter=14.3: Elementary Probability}}</ref> चूँकि, संख्याओं का डिज़ाइन पहले ही देर से पुनर्जागरण के यूरोपीय गणितज्ञों के लिए जाना जाता था, जिसमें स्टिफ़ेल, निकोलो फोंटाना टारटाग्लिया और साइमन स्टीविन सम्मिलित थे।<ref name="Kline" /> | ||
आईएएएसी न्यूटन को सामान्यता सामान्यीकृत द्विपद प्रमेय के साथ श्रेय दिया जाता है, जो किसी भी तर्कसंगत घातांक के लिए मान्य होता है।<ref name="Kline" /><ref>{{cite book| title=गणित पेपरबैक के इतिहास के तत्व|date=18 November 1998|first=N.|last=Bourbaki|others=J. Meldrum (Translator)|isbn=978-3-540-64767-6|url-access=registration|url=https://archive.org/details/elementsofhistor0000bour}}</ref> | आईएएएसी न्यूटन को सामान्यता सामान्यीकृत द्विपद प्रमेय के साथ श्रेय दिया जाता है, जो किसी भी तर्कसंगत घातांक के लिए मान्य होता है।<ref name="Kline" /><ref>{{cite book| title=गणित पेपरबैक के इतिहास के तत्व|date=18 November 1998|first=N.|last=Bourbaki|others=J. Meldrum (Translator)|isbn=978-3-540-64767-6|url-access=registration|url=https://archive.org/details/elementsofhistor0000bour}}</ref> | ||
== कथन == | == कथन == | ||
प्रमेय के अनुसार, {{math|''x'' + ''y''}} फॉर्म के योग में किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक घात का विस्तार करना संभव होता है। | प्रमेय के अनुसार, {{math|''x'' + ''y''}} फॉर्म के योग में किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक घात का विस्तार करना संभव होता है। | ||
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अंतिम अभिव्यक्ति प्रथम अभिव्यक्ति में जब {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} की समरूपता होती है और तुलना करके यह इस प्रकार के सूत्र में द्विपद गुणकों का क्रम सममित करता है। तो प्रतिस्थापन (बीजगणित) द्वारा द्विपद सूत्र का सरल संस्करण प्राप्त किया जाता है {{math|1}} के लिये {{mvar|y}}, ताकि इसमें केवल एक चर (गणित) सम्मिलित हो। इस रूप में, सूत्र दिखता है | अंतिम अभिव्यक्ति प्रथम अभिव्यक्ति में जब {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} की समरूपता होती है और तुलना करके यह इस प्रकार के सूत्र में द्विपद गुणकों का क्रम सममित करता है। तो प्रतिस्थापन(बीजगणित) द्वारा द्विपद सूत्र का सरल संस्करण प्राप्त किया जाता है {{math|1}} के लिये {{mvar|y}}, ताकि इसमें केवल एक चर(गणित) सम्मिलित हो। इस रूप में, सूत्र दिखता है | ||
द्विपद सूत्र का एक सरल संस्करण y के लिए 1 को प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जाता है, चूँकि इसमें केवल एक चर सम्मिलित हो। सूत्र को इस रूप में पढ़ा जा सकता है | द्विपद सूत्र का एक सरल संस्करण y के लिए 1 को प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जाता है, चूँकि इसमें केवल एक चर सम्मिलित हो। सूत्र को इस रूप में पढ़ा जा सकता है | ||
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=== ज्यामितीय व्याख्या === | === ज्यामितीय व्याख्या === | ||
[[File:binomial_theorem_visualisation.svg|thumb|300px|चौथी शक्ति तक द्विपद विस्तार का दृश्य]]{{mvar|a}} तथा {{mvar|b}} के सकारात्मक मूल्यों के लिए द्विपद प्रमेय के साथ {{math|1=''n'' = 2}} ज्यामितीय रूप से स्पष्ट तथ्य यह है कि भुजा {{math|''a'' + ''b''}} वाले वर्ग को भुजा {{mvar|a}} वाले वर्ग, भुजा {{mvar|b}},वाले वर्ग और भुजाओं {{mvar|a}} तथा {{mvar|b}}.वाले दो आयतों में | [[File:binomial_theorem_visualisation.svg|thumb|300px|चौथी शक्ति तक द्विपद विस्तार का दृश्य]]{{mvar|a}} तथा {{mvar|b}} के सकारात्मक मूल्यों के लिए द्विपद प्रमेय के साथ {{math|1=''n'' = 2}} ज्यामितीय रूप से स्पष्ट तथ्य यह है कि भुजा {{math|''a'' + ''b''}} वाले वर्ग को भुजा {{mvar|a}} वाले वर्ग, भुजा {{mvar|b}},वाले वर्ग और भुजाओं {{mvar|a}} तथा {{mvar|b}}.वाले दो आयतों में बाँटा जा सकता है। {{math|1=''n'' = 3}} के साथ, प्रमेय कहता है कि भुजा {{math|''a'' + ''b''}} के घन को भुजा {{mvar|a}} के घन, भुजा {{mvar|b}} के घन, तीन {{math|''a'' × ''a'' × ''b''}} आयताकार बक्से, और तीन {{math|''a'' × ''b'' × ''b''}} आयताकार बक्से में बाँटा जा सकता है। | ||
कलन में, यह चित्र अवकलज का ज्यामितीय प्रमाण भी देता है <math>(x^n)'=nx^{n-1}:</math><ref name="barth2004">{{cite journal | last = Barth | first = Nils R.| title = ''एन''-क्यूब की समरूपता द्वारा कैवलियरी के चतुर्भुज सूत्र की गणना| doi = 10.2307/4145193 | jstor = 4145193 | journal = The American Mathematical Monthly| issn = 0002-9890| volume = 111| issue = 9| pages = 811–813 | date=2004}}</ref> अगर कोई सम्मुचय करता है <math>a=x</math> तथा <math>b=\Delta x,</math> {{mvar|b}} को {{mvar|a}} में एक अतिसूक्ष्म परिवर्तन के रूप में व्याख्या करना, | कलन में, यह चित्र अवकलज का ज्यामितीय प्रमाण भी देता है <math>(x^n)'=nx^{n-1}:</math><ref name="barth2004">{{cite journal | last = Barth | first = Nils R.| title = ''एन''-क्यूब की समरूपता द्वारा कैवलियरी के चतुर्भुज सूत्र की गणना| doi = 10.2307/4145193 | jstor = 4145193 | journal = The American Mathematical Monthly| issn = 0002-9890| volume = 111| issue = 9| pages = 811–813 | date=2004}}</ref> अगर कोई सम्मुचय करता है <math>a=x</math> तथा <math>b=\Delta x,</math> {{mvar|b}} को {{mvar|a}} में एक अतिसूक्ष्म परिवर्तन के रूप में व्याख्या करना, यह चित्र एक{{mvar|n}}-आयामी अतिविम के आयतन में अतिसूक्ष्म परिवर्तन को दर्शाता है,<math>(x+\Delta x)^n,</math> जहां रैखिक शब्द का गुणांक (में <math>\Delta x</math>) है <math>nx^{n-1},</math> {{mvar|n}} फलकों का क्षेत्र, प्रत्येक का आयाम {{math|''n'' − 1}} है<math display="block">(x+\Delta x)^n = x^n + nx^{n-1}\Delta x + \binom{n}{2}x^{n-2}(\Delta x)^2 + \cdots.</math>एक अंतर भागफल और सीमा लेने के माध्यम से व्युत्पन्न की परिभाषा में इसे प्रतिस्थापित करने का अर्थ है कि उच्च क्रम की शर्तें, <math>(\Delta x)^2</math> और उच्चतर, नगण्य हो जाते हैं, और सूत्र प्राप्त करते हैं <math>(x^n)'=nx^{n-1},</math> के रूप में व्याख्या की है, किसी {{mvar|n}}-घन के आयतन में परिवर्तन की अतिसूक्ष्म दर, भुजा की लंबाई के रूप में भिन्न होती है, इसके {{math|(''n'' − 1)}} विमीय फलकों के n का क्षेत्रफ है। | ||
यदि कोई इस चित्र को समाकलित करता है, जो कलन के मौलिक प्रमेय को लागू करने के अनुरूप है, तो उससे कैवलियरी का चतुर्भुज सूत्र, समाकलन प्राप्त होता है <math>\textstyle{\int x^{n-1}\,dx = \tfrac{1}{n} x^n}</math> - विवरण के लिए कैवलियरी के चतुर्भुज सूत्र का प्रमाण देखें।<ref name="barth2004" /> | यदि कोई इस चित्र को समाकलित करता है, जो कलन के मौलिक प्रमेय को लागू करने के अनुरूप है, तो उससे कैवलियरी का चतुर्भुज सूत्र, समाकलन प्राप्त होता है <math>\textstyle{\int x^{n-1}\,dx = \tfrac{1}{n} x^n}</math> - विवरण के लिए कैवलियरी के चतुर्भुज सूत्र का प्रमाण देखें।<ref name="barth2004" /> | ||
| Line 119: | Line 131: | ||
&= x^3 + 3x^2y + \underline{3xy^2} + y^3 | &= x^3 + 3x^2y + \underline{3xy^2} + y^3 | ||
\end{align}</math> | \end{align}</math> | ||
बराबर <math>\tbinom{3}{2}=3</math> क्योंकि वहाँ तीन {{math|''x'',''y''}} लंबाई 3 के तार बिल्कुल | बराबर <math>\tbinom{3}{2}=3</math> क्योंकि वहाँ तीन {{math|''x'',''y''}} लंबाई 3 के तार बिल्कुल साथ हैं, अर्थात्। | ||
<math display="block">xyy, \; yxy, \; yyx,</math> | <math display="block">xyy, \; yxy, \; yyx,</math> | ||
अर्थात्{{math|{{mset|1, 2, 3}}}},के तीन-तत्वों के 2-उपसमूहों के अनुरूप, | अर्थात्{{math|{{mset|1, 2, 3}}}},के तीन-तत्वों के 2-उपसमूहों के अनुरूप, | ||
| Line 127: | Line 139: | ||
==== सामान्य स्थिति ==== | ==== सामान्य स्थिति ==== | ||
{{math|1=(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>}} का विस्तार करने पर {{math|1=''e''<sub>1</sub>''e''<sub>2</sub> ... ''e''<sub>''n''</sub>}} के रूप में {{math|2<sup>''n''</sup>}} उत्पादों का योग प्राप्त होता है, जहां प्रत्येक {{math|''e''<sub>''i''</sub>}}, {{mvar|''x''}} या{{mvar|y}} है पुनर्व्यवस्थित करने वाले कारकों से पता चलता है कि प्रत्येक उत्पाद {{math|0}} तथा {{mvar|n}} के बीच कुछ {{mvar|k}} के लिए {{math|''x''<sup>''n''−''k''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} के बराबर होते है। | {{math|1=(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>}} का विस्तार करने पर {{math|1=''e''<sub>1</sub>''e''<sub>2</sub> ... ''e''<sub>''n''</sub>}} के रूप में {{math|2<sup>''n''</sup>}} उत्पादों का योग प्राप्त होता है, जहां प्रत्येक {{math|''e''<sub>''i''</sub>}}, {{mvar|''x''}} या {{mvar|y}} है, पुनर्व्यवस्थित करने वाले कारकों से पता चलता है कि प्रत्येक उत्पाद {{math|0}} तथा {{mvar|n}} के बीच कुछ {{mvar|k}} के लिए {{math|''x''<sup>''n''−''k''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} के बराबर होते है। | ||
* प्रतियों की संख्या {{math|1=''x''<sup>''n''−''k''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} के विस्तार में | * प्रतियों की संख्या {{math|1=''x''<sup>''n''−''k''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} के विस्तार में है। | ||
*बिल्कुल {{mvar|k}} स्थितियों में {{mvar|y}} वाले {{mvar|n}}-वर्ण {{math|''x'',''y''}} तार की संख्या में | *बिल्कुल {{mvar|k}} स्थितियों में {{mvar|y}} वाले {{mvar|n}}-वर्ण {{math|''x'',''y''}} तार की संख्या में होते है। | ||
* {{math|1={{mset|1, 2, ..., ''n''}}}} | * {{math|1={{mset|1, 2, ..., ''n''}}}} {{mvar|k}}-तत्व सबसम्मुचय की संख्या है। | ||
* <math>\tbinom{n}{k},</math> या तो परिभाषा के अनुसार, या | * <math>\tbinom{n}{k},</math> या तो परिभाषा के अनुसार, या एक छोटे संयोजक के तर्क से अगर कोई <math>\tbinom{n}{k}</math> जैसा <math>\tfrac{n!}{k! (n-k)!}.</math> को परिभाषित करता है। | ||
=== आगमनात्मक प्रमाण === | === आगमनात्मक प्रमाण === | ||
| Line 149: | Line 161: | ||
{{Main|द्विपद श्रृंखला}} | {{Main|द्विपद श्रृंखला}} | ||
1665 के आसपास, आइजैक न्यूटन ने गैर-ऋणात्मक पूर्णांकों के अलावा अन्य वास्तविक घातांकों की अनुमति देने के लिए द्विपद प्रमेय को सामान्यीकृत | 1665 के आसपास, आइजैक न्यूटन ने गैर-ऋणात्मक पूर्णांकों के अलावा अन्य वास्तविक घातांकों की अनुमति देने के लिए द्विपद प्रमेय को सामान्यीकृत करते है। वही सामान्यीकरण सम्मिश्र संख्या के घातांकों पर भी लागू होता है। इस सामान्यीकरण में, परिमित योग को एक अनंत श्रृंखला से बदल दिया जाता है। ऐसा करने के लिए, किसी यादृच्छिक ऊपरी सूचकांक के साथ द्विपद गुणांकों को अर्थ देने की आवश्यकता होती है, जो भाज्य के साथ सामान्य सूत्र का उपयोग करके नहीं किया जा सकता है। चूँकि, यादृच्छिक संख्या {{mvar|r}}, के लिए परिभाषित कर सकते हैं। | ||
<math display="block">{r \choose k}=\frac{r(r-1) \cdots (r-k+1)}{k!} =\frac{(r)_k}{k!},</math><!--This is not the same as \frac{r!}{k!(r−k)!}. Please do not change it.--> | <math display="block">{r \choose k}=\frac{r(r-1) \cdots (r-k+1)}{k!} =\frac{(r)_k}{k!},</math><!--This is not the same as \frac{r!}{k!(r−k)!}. Please do not change it.--> | ||
जहाँ पे <math>(\cdot)_k</math> पोचहैमर प्रतीक है, यह गिरते हुए क्रमगुणित के लिए | जहाँ पे <math>(\cdot)_k</math> पोचहैमर प्रतीक है, यह गिरते हुए क्रमगुणित के लिए लंबवत है। यह सामान्य परिभाषाओं से सहमत है जब {{mvar|r}} एक गैर-ऋणात्मक पूर्णांक है। तो यदि {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} के साथ वास्तविक संख्याएँ {{math|{{abs|''x''}} > {{abs|''y''}}}} हैं<ref name=convergence group=Note>This is to guarantee convergence. Depending on {{mvar|r}}, the series may also converge sometimes when {{math|1={{abs|''x''}} = {{abs|''y''}}}}.</ref> और r कोई सम्मिश्र संख्या है, जिसे किसी ने परिभाषित किया है, | ||
<math display="block">\begin{align} | <math display="block">\begin{align} | ||
(x+y)^r & =\sum_{k=0}^\infty {r \choose k} x^{r-k} y^k \\ | (x+y)^r & =\sum_{k=0}^\infty {r \choose k} x^{r-k} y^k \\ | ||
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जब {{mvar|r}} एक गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, के लिए द्विपद गुणांक {{math|1=''k'' > ''r''}} शून्य हैं, इसलिए यह समीकरण सामान्य द्विपद प्रमेय तक कम हो जाता है, और अधिक से अधिक {{math|1=''r'' + 1}} शून्येतर पद | जब {{mvar|r}} एक गैर-ऋणात्मक पूर्णांक, के लिए द्विपद गुणांक {{math|1=''k'' > ''r''}} शून्य हैं, इसलिए यह समीकरण सामान्य द्विपद प्रमेय तक कम हो जाता है, और अधिक से अधिक {{math|1=''r'' + 1}} शून्येतर पद देते हैं। {{mvar|r}}, के अन्य मूल्यों के लिए, श्रृंखला में सामान्यता असीम रूप से कई गैर शून्य शब्द होते हैं। | ||
उदाहरण के लिए, {{math|1=''r'' = 1/2}} वर्गमूल के लिए निम्नलिखित श्रृंखला देता है<math display="block">\sqrt{1+x} = 1 + \frac{1}{2}x - \frac{1}{8}x^2 + \frac{1}{16}x^3 - \frac{5}{128}x^4 + \frac{7}{256}x^5 - \cdots</math> | उदाहरण के लिए, {{math|1=''r'' = 1/2}} वर्गमूल के लिए निम्नलिखित श्रृंखला देता है<math display="block">\sqrt{1+x} = 1 + \frac{1}{2}x - \frac{1}{8}x^2 + \frac{1}{16}x^3 - \frac{5}{128}x^4 + \frac{7}{256}x^5 - \cdots</math> | ||
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तो, उदाहरण के लिए, जब {{math|1=''s'' = 1/2}} है, | तो, उदाहरण के लिए, जब {{math|1=''s'' = 1/2}} है, | ||
<math display="block">\frac{1}{\sqrt{1+x}} = 1 -\frac{1}{2}x + \frac{3}{8}x^2 - \frac{5}{16}x^3 + \frac{35}{128}x^4 - \frac{63}{256}x^5 + \cdots</math> | <math display="block">\frac{1}{\sqrt{1+x}} = 1 -\frac{1}{2}x + \frac{3}{8}x^2 - \frac{5}{16}x^3 + \frac{35}{128}x^4 - \frac{63}{256}x^5 + \cdots</math> | ||
=== | === सामान्यीकरण === | ||
सामान्यीकृत द्विपद प्रमेय को इस स्थिति तक बढ़ाया जा सकता है जहां {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} जटिल संख्याएँ हैं। इस संस्करण में, एक को फिर से {{math|{{abs|''x''}} > {{abs|''y''}}}}<ref name="convergence" group="Note" />मान लेना चाहिए और {{mvar|x}} पर केंद्रित त्रिज्या {{math|{{abs|''x''}}}} की एक खुली डिस्क पर परिभाषित लॉग की | सामान्यीकृत द्विपद प्रमेय को इस स्थिति तक बढ़ाया जा सकता है जहां {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} जटिल संख्याएँ हैं। इस संस्करण में, एक को फिर से {{math|{{abs|''x''}} > {{abs|''y''}}}}<ref name="convergence" group="Note" />मान लेना चाहिए और {{mvar|x}} पर केंद्रित त्रिज्या {{math|{{abs|''x''}}}} की एक खुली डिस्क पर परिभाषित लॉग की पूर्ण सममितिक शाखा का उपयोग करके {{math|1=''x'' + ''y''}} और {{mvar|x}} की घातो को परिभाषित करता है। सामान्यीकृत द्विपद प्रमेय बानाख बीजगणित के तत्वों {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} के लिए मान्य है जब तक कि {{math|1=''xy'' = ''yx''}}, और {{mvar|x}} व्युत्क्रमणीय है, और {{math|{{!}}{{!}}y/x{{!}}{{!}} < 1}}.है | ||
द्विपद प्रमेय का संस्करण निम्नलिखित पोचहैमर प्रतीक के लिए मान्य है, जैसे किसी दिए गए वास्तविक स्थिरांक {{mvar|c}}, के लिए बहुपदों का समूह, <math> x^{(0)} = 1 </math> परिभाषित करता है तथा,<math display="block"> x^{(n)} = \prod_{k=1}^{n}[x+(k-1)c]</math> | |||
के लिये <math> n > 0.</math> फिर<ref name="Sokolowsky">{{cite journal| url=https://cms.math.ca/publications/crux/issue/?volume=5&issue=2| title=समस्या 352|first1=Dan|last1=Sokolowsky|first2=Basil C.|last2=Rennie|journal=Crux Mathematicorum|volume=5|issue=2|date=February 1979 | pages=55–56}}</ref> | के लिये <math> n > 0.</math> फिर<ref name="Sokolowsky">{{cite journal| url=https://cms.math.ca/publications/crux/issue/?volume=5&issue=2| title=समस्या 352|first1=Dan|last1=Sokolowsky|first2=Basil C.|last2=Rennie|journal=Crux Mathematicorum|volume=5|issue=2|date=February 1979 | pages=55–56}}</ref> | ||
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* <math> p_0(0) = 1 </math>, तथा | * <math> p_0(0) = 1 </math>, तथा | ||
* <math> p_n(x+y) = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} p_k(x) p_{n-k}(y) </math> सभी के लिए <math>x</math>, <math>y</math>, तथा <math>n</math>. | * <math> p_n(x+y) = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} p_k(x) p_{n-k}(y) </math> सभी के लिए <math>x</math>, <math>y</math>, तथा <math>n</math>. | ||
बहुपदों के अंतराल पर ऑपरेटर <math>Q</math> को अनुक्रम का आधार कहा जाता है।<math>\{p_n\}_{n=0}^\infty</math> यदि <math>Qp_0 = 0</math> तथा <math> Q p_n = n p_{n-1} </math> सभी के लिए <math> n \geqslant 1 </math>. एक क्रम <math>\{p_n\}_{n=0}^\infty</math> द्विपद है और यदि इसका आधार ऑपरेटर डेल्टा ऑपरेटर है।<ref>{{cite book |last1=Aigner |first1=Martin |title=संयोजन सिद्धांत|url=https://archive.org/details/combinatorialthe00aign_975 |url-access=limited |orig-date=Reprint of the 1979 Edition |date=1997 |publisher=Springer |isbn=3-540-61787-6 |page=[https://archive.org/details/combinatorialthe00aign_975/page/n112 105]}}</ref> तो <math> a </math> ऑपरेटर द्वारा शिफ्ट के लिए <math> E^a </math> लिखना, उपरोक्त, पौचहैमर समूहों के अनुरूप डेल्टा ऑपरेटर पिछड़े अंतर हैं <math> I - E^{-c} </math> के लिये <math> c>0 </math>, के लिए सामान्य व्युत्पन्न <math> c=0 </math>, और आगे का अंतर <math> E^{-c} - I </math> के लिये <math> c<0 </math>.है | बहुपदों के अंतराल पर ऑपरेटर <math>Q</math> को अनुक्रम का आधार कहा जाता है।<math>\{p_n\}_{n=0}^\infty</math> यदि <math>Qp_0 = 0</math> तथा <math> Q p_n = n p_{n-1} </math> सभी के लिए <math> n \geqslant 1 </math>. एक क्रम <math>\{p_n\}_{n=0}^\infty</math> द्विपद है, और यदि इसका आधार ऑपरेटर डेल्टा ऑपरेटर है।<ref>{{cite book |last1=Aigner |first1=Martin |title=संयोजन सिद्धांत|url=https://archive.org/details/combinatorialthe00aign_975 |url-access=limited |orig-date=Reprint of the 1979 Edition |date=1997 |publisher=Springer |isbn=3-540-61787-6 |page=[https://archive.org/details/combinatorialthe00aign_975/page/n112 105]}}</ref> तो <math> a </math> ऑपरेटर द्वारा शिफ्ट के लिए <math> E^a </math> लिखना, उपरोक्त, पौचहैमर समूहों के अनुरूप डेल्टा ऑपरेटर पिछड़े अंतर हैं <math> I - E^{-c} </math> के लिये <math> c>0 </math>, के लिए सामान्य व्युत्पन्न <math> c=0 </math>, और आगे का अंतर <math> E^{-c} - I </math> के लिये <math> c<0 </math>.है | ||
=== बहुपद प्रमेय === | === बहुपद प्रमेय === | ||
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<math display="block">(x_1 + x_2 + \cdots + x_m)^n = \sum_{k_1+k_2+\cdots +k_m = n} \binom{n}{k_1, k_2, \ldots, k_m} x_1^{k_1} x_2^{k_2} \cdots x_m^{k_m}, </math> | <math display="block">(x_1 + x_2 + \cdots + x_m)^n = \sum_{k_1+k_2+\cdots +k_m = n} \binom{n}{k_1, k_2, \ldots, k_m} x_1^{k_1} x_2^{k_2} \cdots x_m^{k_m}, </math> | ||
जहां गैर-ऋणात्मक पूर्णांक सूचकांक {{math|''k''<sub>1</sub>}} से {{math|''k''<sub>''m''</sub>}} के सभी अनुक्रमों | जहां गैर-ऋणात्मक पूर्णांक सूचकांक {{math|''k''<sub>1</sub>}} से {{math|''k''<sub>''m''</sub>}} के सभी अनुक्रमों का योग लिया जाता है, जैसे कि सभी ''{{math|''k''<sub>''i''</sub>}}'' का योग {{mvar|n}} है। विस्तार में प्रत्येक पद के लिए, घातांकों को जोड़ना चाहिए {{mvar|n}} गुणांक <math> \tbinom{n}{k_1,\cdots,k_m} </math> बहुपद गुणांक के रूप में जाना जाता है, और सूत्र द्वारा गणना की जा सकती है | ||
<math display="block"> \binom{n}{k_1, k_2, \ldots, k_m} = \frac{n!}{k_1! \cdot k_2! \cdots k_m!}.</math> | <math display="block"> \binom{n}{k_1, k_2, \ldots, k_m} = \frac{n!}{k_1! \cdot k_2! \cdots k_m!}.</math> | ||
संयुक्त रूप से, बहुपद गुणांक <math>\tbinom{n}{k_1,\cdots,k_m}</math> आकार {{math|1=''k''<sub>1</sub>, ..., ''k''<sub>''m''</sub>}}. के असंयुक्त उपसम्मुचय में सम्मुचय {{mvar|n}}-तत्व को विभाजित करने के | संयुक्त रूप से, बहुपद गुणांक <math>\tbinom{n}{k_1,\cdots,k_m}</math> आकार {{math|1=''k''<sub>1</sub>, ..., ''k''<sub>''m''</sub>}}. के असंयुक्त उपसम्मुचय में सम्मुचय {{mvar|n}}-तत्व को विभाजित करने के तरीकों की संख्या को दिखाता है। | ||
=== बहु-द्विपद प्रमेय === | === बहु-द्विपद प्रमेय === | ||
अधिक आयामों में कार्य करते समय, द्विपद अभिव्यक्तियों के उत्पादों का प्रयोग करना प्रायः उपयोगी होता | अधिक आयामों में कार्य करते समय, द्विपद अभिव्यक्तियों के उत्पादों का प्रयोग करना प्रायः उपयोगी होता है। द्विपदीय प्रमेय में यह बराबर होता है। | ||
<math display="block"> (x_1+y_1)^{n_1}\dotsm(x_d+y_d)^{n_d} = \sum_{k_1=0}^{n_1}\dotsm\sum_{k_d=0}^{n_d} \binom{n_1}{k_1} x_1^{k_1}y_1^{n_1-k_1} \dotsc \binom{n_d}{k_d} x_d^{k_d}y_d^{n_d-k_d}. </math> | <math display="block"> (x_1+y_1)^{n_1}\dotsm(x_d+y_d)^{n_d} = \sum_{k_1=0}^{n_1}\dotsm\sum_{k_d=0}^{n_d} \binom{n_1}{k_1} x_1^{k_1}y_1^{n_1-k_1} \dotsc \binom{n_d}{k_d} x_d^{k_d}y_d^{n_d-k_d}. </math> | ||
यह अधिक संक्षेप में बहु-सूचकांक संकेतन द्वारा लिखा जा सकता है, जैसे | यह अधिक संक्षेप में बहु-सूचकांक संकेतन द्वारा लिखा जा सकता है, जैसे | ||
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<math display="block">(fg)^{(n)}(x) = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} f^{(n-k)}(x) g^{(k)}(x).</math> | <math display="block">(fg)^{(n)}(x) = \sum_{k=0}^n \binom{n}{k} f^{(n-k)}(x) g^{(k)}(x).</math> | ||
यहाँ, सुपरस्क्रिप्ट {{math|(''n'')}} किसी फलन के {{mvar|n}}वें व्युत्पन्न को इंगित करता है। यदि एक सेट {{math|1=''f''(''x'') = ''e''{{sup|''ax''}}}} तथा {{math|1=''g''(''x'') = ''e''{{sup|''bx''}}}} और फिर {{math|''e''{{sup|(''a'' + ''b'')''x''}}}} के उभयनिष्ठ गुणनखंड को रद्द कर देता है, तो परिणाम के दोनों पक्षों से, सामान्य द्विपद प्रमेय प्राप्त होता है।<ref>{{cite book |last1=Spivey |first1=Michael Z. |title=द्विपद पहचान सिद्ध करने की कला|date=2019 |publisher=CRC Press |isbn=978-1351215800 |page=71}}</ref> | |||
यहाँ, सुपरस्क्रिप्ट {{math|(''n'')}} किसी फलन के {{mvar|n}}वें व्युत्पन्न को इंगित करता है। यदि | |||
== अनुप्रयोग == | == अनुप्रयोग == | ||
=== बहु-कोण पहचान === | === बहु-कोण पहचान === | ||
जटिल संख्याओं के लिए द्विपद प्रमेय को ज्या और कोसाइन के लिए बहु-कोण सूत्र प्राप्त करने के लिए डी मोइवर के सूत्र के साथ जोड़ा जा सकता है। डी मोइवर के सूत्र के अनुसार,<math display="block">\cos\left(nx\right)+i\sin\left(nx\right) = \left(\cos x+i\sin x\right)^n.</math> | जटिल संख्याओं के लिए द्विपद प्रमेय को ज्या और कोसाइन के लिए बहु-कोण सूत्र प्राप्त करने के लिए डी मोइवर के सूत्र के साथ जोड़ा जा सकता है। डी मोइवर के सूत् | ||