द्विपद प्रमेय: Difference between revisions

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{{math|''x''<sup>''n''−''k''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} का गुणांक सूत्र द्वारा दिया गया है
{{math|''x''<sup>''n''−''k''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} का गुणांक सूत्र द्वारा दिया गया है
<math display="block">\binom{n}{k} = \frac{n!}{k! \; (n-k)!},</math>
<math display="block">\binom{n}{k} = \frac{n!}{k! \; (n-k)!},</math>
जिसे फैक्टोरियल फलन {{math|''n''!}} के संदर्भ में परिभाषित किया गया है। समतुल्य रूप से यह सूत्र लिखा जा सकता है
जिसे क्रमगुणित फलन {{math|''n''!}} के संदर्भ में परिभाषित किया गया है। समतुल्य रूप से यह सूत्र लिखा जा सकता है
<math display="block">\binom{n}{k} = \frac{n (n-1) \cdots (n-k+1)}{k (k-1) \cdots 1} = \prod_{\ell=1}^k \frac{n-\ell+1}{\ell} = \prod_{\ell=0}^{k-1} \frac{n-\ell}{k - \ell}</math>
<math display="block">\binom{n}{k} = \frac{n (n-1) \cdots (n-k+1)}{k (k-1) \cdots 1} = \prod_{\ell=1}^k \frac{n-\ell+1}{\ell} = \prod_{\ell=0}^{k-1} \frac{n-\ell}{k - \ell}</math>
भिन्न के अंश और हर दोनों में {{mvar|k}} गुणकों के साथ। हालांकि इस सूत्र में एक अंश शामिल है, द्विपद गुणांक <math>\tbinom{n}{k}</math> वास्तव में एक पूर्णांक है।
भिन्न के अंश और हर दोनों में {{mvar|k}} गुणकों के साथ। हालांकि इस सूत्र में एक अंश शामिल है, द्विपद गुणांक <math>\tbinom{n}{k}</math> वास्तव में एक पूर्णांक है।
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   &= x^3 + 3x^2y + \underline{3xy^2} + y^3
   &= x^3 + 3x^2y + \underline{3xy^2} + y^3
\end{align}</math>
\end{align}</math>
बराबरी <math>\tbinom{3}{2}=3</math> क्योंकि वहाँ तीन {{math|''x'',''y''}} लंबाई 3 के तार बिल्कुल दो वाईएस के साथ हैं, अर्थात्।
बराबर <math>\tbinom{3}{2}=3</math> क्योंकि वहाँ तीन {{math|''x'',''y''}} लंबाई 3 के तार बिल्कुल दो वाईएस के 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,
<math display="block">\{2,3\},\;\{1,3\},\;\{1,2\}, </math>
<math display="block">\{2,3\},\;\{1,3\},\;\{1,2\}, </math>


 
जहां प्रत्येक उपसमुच्चय संबंधित श्रृंखला में {{mvar|y}} की स्थिति निर्दिष्ट करता है।
जहां प्रत्येक उपसमुच्चय संबंधित स्ट्रिंग में {{mvar|y}} की स्थिति निर्दिष्ट करता है।


==== सामान्य स्थिति ====
==== सामान्य स्थिति ====
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=== आगमनात्मक प्रमाण ===
=== आगमनात्मक प्रमाण ===
गणितीय आगमन द्विपद प्रमेय का एक और प्रमाण देता है। जब {{math|1=''n'' = 0}}, दोनों पक्ष बराबर {{math|1}}, जबसे {{math|1=''x''<sup>0</sup> = 1}} तथा <math>\tbinom{0}{0}=1.</math> अब मान लीजिए कि समानता दिए गए {{mvar|n}};के लिए है हम इसे साबित करेंगे {{math|1=''n'' + 1}}. के लिये {{math|1=''j'', ''k'' ≥ 0}}, होने देना {{math|1=[''f''(''x'', ''y'')]<sub>''j'',''k''</sub>}} के गुणांक को निरूपित करें {{math|1=''x''<sup>''j''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} बहुपद में {{math|1=''f''(''x'', ''y'')}}. आगमनात्मक परिकल्पना द्वारा, {{math|1=(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>}} में बहुपद है {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}} में एक बहुपद ऐसा है कि{{math|1=[(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>]<sub>''j'',''k''</sub>}} है <math>\tbinom{n}{k}</math> यदि {{math|1=''j'' + ''k'' = ''n''}}, तथा {{mvar|0}} अन्यथा इकाई में,
गणितीय आगमन द्विपद प्रमेय का एक और प्रमाण देता है। जब {{math|1=''n'' = 0}}, दोनों पक्ष 1 के बराबर होते हैं, क्योंकि {{math|1=''x''<sup>0</sup> = 1}} तथा <math>\tbinom{0}{0}=1.</math> है। अब मान लीजिए कि दिए गए {{mvar|n}}, के लिए समानता लागू होती है, हम इसे {{math|1=''n'' + 1}}. के लिये सिद्ध करते है। और {{math|1=''j'', ''k'' ≥ 0}}, के लिए {{math|1=[''f''(''x'', ''y'')]<sub>''j'',''k''</sub>}} के गुणांक को निरूपित करते है {{math|1=''x''<sup>''j''</sup>''y''<sup>''k''</sup>}} बहुपद {{math|1=''f''(''x'', ''y'')}}.में। आगमनात्मक परिकल्पना के अनुसार, {{math|1=(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>}}{{mvar|x}} और {{mvar|y}} में एक बहुपद है जैसे कि {{math|1=[(''x'' + ''y'')<sup>''n''</sup>]<sub>''j'',''k''</sub>}} है <math>\tbinom{n}{k}</math> यदि {{math|1=''j'' + ''k'' = ''n''}}, तथा {{mvar|0}} अन्यथा इकाई में,
<math display="block"> (x+y)^{n+1} = x(x+y)^n + y(x+y)^n</math>
<math display="block"> (x+y)^{n+1} = x(x+y)^n + y(x+y)^n</math>
दिखाता है {{math|1=(''x'' + ''y'')<sup>''n''+1</sup>}} {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}}, में भी एक बहुपद है, तथा   
दिखाता है {{math|1=(''x'' + ''y'')<sup>''n''+1</sup>}} {{mvar|x}} तथा {{mvar|y}}, में एक बहुपद है, तथा   
<math display="block"> [(x+y)^{n+1}]_{j,k} = [(x+y)^n]_{j-1,k} + [(x+y)^n]_{j,k-1},</math>
<math display="block"> [(x+y)^{n+1}]_{j,k} = [(x+y)^n]_{j-1,k} + [(x+y)^n]_{j,k-1},</math>
चूंकि अगर {{math|1=''j'' + ''k'' = ''n'' + 1}}, फिर {{math|1=(''j'' − 1) + ''k'' = ''n''}} तथा {{math|1=''j'' + (''k'' − 1) = ''n''}}. अब, दाएँ हाथ की ओर है
चूंकि अगर {{math|1=''j'' + ''k'' = ''n'' + 1}}, फिर {{math|1=(''j'' − 1) + ''k'' = ''n''}} तथा {{math|1=''j'' + (''k'' − 1) = ''n''}}. अब, दाहिने हाथ की ओर है
<math display="block"> \binom{n}{k} + \binom{n}{k-1} = \binom{n+1}{k},</math>
<math display="block"> \binom{n}{k} + \binom{n}{k-1} = \binom{n+1}{k},</math>
पास्कल की इकाई में।<ref>[http://proofs.wiki/Binomial_theorem Binomial theorem] – inductive proofs {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20150224130932/http://proofs.wiki/Binomial_theorem |date=February 24, 2015 }}</ref> वहीं दूसरी ओर अगर {{math|1=''j'' + ''k'' ≠ ''n'' + 1}}, फिर {{math|1=(''j'' – 1) + ''k'' ≠ ''n''}} तथा {{math|1=''j'' + (''k'' – 1) ≠ ''n''}}, तो हम प्राप्त करते हैं {{math|1=0 + 0 = 0}}. इस प्रकार
पास्कल की इकाई में।<ref>[http://proofs.wiki/Binomial_theorem Binomial theorem] – inductive proofs {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20150224130932/http://proofs.wiki/Binomial_theorem |date=February 24, 2015 }}</ref> वहीं दूसरी ओर अगर {{math|1=''j'' + ''k'' ≠ ''n'' + 1}}, फिर {{math|1=(''j'' – 1) + ''k'' ≠ ''n''}} तथा {{math|1=''j'' + (''k'' – 1) ≠ ''n''}}, तो हम प्राप्त करते हैं {{math|1=0 + 0 = 0}}. इस प्रकार
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1665 के आसपास, आइजैक न्यूटन ने गैर-नकारात्मक पूर्णांकों के अलावा अन्य वास्तविक घातांकों की अनुमति देने के लिए द्विपद प्रमेय को सामान्यीकृत किया। 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। हालाँकि, एक  यादृच्छिक संख्या {{mvar|r}}, के लिए परिभाषित कर सकते हैं।
1665 के आसपास, आइजैक न्यूटन ने गैर-नकारात्मक पूर्णांकों के अलावा अन्य वास्तविक घातांकों की अनुमति देने के लिए द्विपद प्रमेय को सामान्यीकृत किया। 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। हालाँकि, एक  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, '''यहाँ एक गिरते फैक्टोरियल के लिए खड़ा 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> तथा {{mvar|r}} कोई सम्मिश्र संख्या है, किसी के पास है,
जहाँ पे <math>(\cdot)_k</math> पोचहैमर प्रतीक है, यह गिरते हुए क्रमगुणित के लिए खड़ा 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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कब {{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 होते हैं। {{mvar|r}}, के अन्य मूल्यों के लिए, श्रृंखला में आम तौर पर असीम रूप से कई गैर शून्य शब्द होते हैं।
 
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 होते हैं। {{mvar|r}}, के अन्य मूल्यों के लिए, श्रृंखला में आम तौर पर 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>
ले रहा {{math|1=''r'' = &minus;1}}, सामान्यीकृत द्विपद श्रृंखला ज्यामितीय श्रृंखला सूत्र देती है, जो {{math|{{abs|''x''}} < 1}}के लिए मान्य है<math display="block">(1+x)^{-1} = \frac{1}{1+x} = 1 - x + x^2 - x^3 + x^4 - x^5 + \cdots</math>
{{math|1=''r'' = &minus;1}} लेने पर, सामान्यीकृत द्विपद श्रेणी ज्यामितीय श्रेणी सूत्र देती है, जो {{math|{{abs|''x''}} < 1}}के लिए मान्य है<math display="block">(1+x)^{-1} = \frac{1}{1+x} = 1 - x + x^2 - x^3 + x^4 - x^5 + \cdots</math>
अधिक आम तौर पर, के साथ {{math|1=''s'' = −''r''}}:
सामान्यतः {{math|1=''s'' = −''r''}}: के साथ है,
<math display="block">\frac{1}{(1-x)^s} = \sum_{k=0}^\infty {s+k-1 \choose k} x^k.</math>
<math display="block">\frac{1}{(1-x)^s} = \sum_{k=0}^\infty {s+k-1 \choose k} x^k.</math>
तो, उदाहरण के लिए, जब {{math|1=''s'' = 1/2}},
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>



Revision as of 22:10, 9 December 2022

The binomial coefficient appears as the kth entry in the nth row of Pascal's triangle (counting starts at 0). Each entry is the sum of the two above it.

प्रारंभिक बीजगणित में, द्विपद प्रमेय या द्विपद विस्तार एक द्विपद बहुपद के घातांक के बीजगणितीय प्रसार का वर्णन करता है। प्रमेय के अनुसार, बहुपद (x + y)n को axbyc के रूप में पद वाले योग से विस्तारित करना संभव है, जहां घातांक b तथा c के साथ गैर-ऋणात्मक पूर्णांक b + c = n हैं और गुणांक a प्रत्येक पद का एक विशिष्ट सकारात्मक पूर्णांक है जो n और b पर निर्भर करता है। तथा उदाहरण के लिए, के लिए n = 4,


axbyc के पद में गुणांक a को द्विपद गुणांक या के रूप में जाना जाता है, दोनों का मूल्य समान होता है। अलग-अलग के लिए ये गुणांक n तथा b पास्कल का त्रिभुज बनाने के लिए व्यवस्थित किया जा सकता है। ये नंबर साहचर्य में भी होते हैं, जहां उन तत्वों के विभिन्न संयोजनों की संख्या देता है जिन्हें n-तत्व के समुच्चय से चुना जाता है। इसलिए को अक्सर n और b के रूप में उच्चारित किया जाता है।

इतिहास

द्विपद प्रमेय के विशेष मामले कम से कम चौथी शताब्दी ईसा पूर्व से ज्ञात थे जब यूनानी गणितज्ञ यूक्लिड ने घातांक 2 के लिए द्विपद प्रमेय के विशेष मामले का उल्लेख किया था।.[1][2] इस बात के सबूत हैं कि घनफल के लिए द्विपद प्रमेय भारत में छठी शताब्दी ईस्वी तक जाना जाता था।[1][2]

बिना प्रतिस्थापन के n में 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 मिश्रित समस्या का सबसे पहला ज्ञात संदर्भ भारतीय गीतकार पिंगला द्वारा रचित चंदशास्त्र (सी. 200 ई.पू.) है, जिसमें इसके समाधान के लिए एक विधि सम्मिलित है।[3]: 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।[3] छठी शताब्दी ईस्वी तक, भारतीय गणितज्ञ शायद यह जानते थे कि इसे भागफल के रूप में कैसे व्यक्त किया जाए ,[4] और इस नियम का स्पष्ट विवरण भास्कर द्वितीय द्वारा लिखित 12वीं शताब्दी के ग्रंथ लीलावती में पाया जा सकता है।[4]

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।[5]Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tag अल-काराजी ने द्विपद गुणांकों के त्रिकोणीय पैटर्न का वर्णन किया[6] और गणितीय प्रेरण के प्रारंभिक रूप का उपयोग करते हुए द्विपद प्रमेय और पास्कल त्रिकोण दोनों का गणितीय प्रमाण भी प्रदान किया।[6] फारसी कवि और गणितज्ञ उमर खय्याम शायद उच्च क्रम के सूत्र से परिचित थे, चूँकि, उनके कई गणितीय कार्य बर्बाद हो गए थे।[2] 13वीं शताब्दी के यांग हुई के गणितीय कार्यों में छोटी घात के द्विपद विस्तार ज्ञात थे[7] और चू शिह-चीह भी।[2] यांग हुई ने इस पद्धति का श्रेय जिया जियान के 11वीं शताब्दी के बहुत पहले के पाठ को दिया है, हालांकि अब वे लेख भी खो गए हैं।[3]: 142 

1544 में, माइकल स्टिफ़ेल ने द्विपद गुणांक शब्द पेश किया और दिखाया कि उन्हें कैसे व्यक्त किया जाए के अनुसार पास्कल के त्रिकोण के माध्यम से।[8] ब्लेज़ पास्कल ने अपने ट्रैटे डू त्रिकोण अंकगणित में व्यापक रूप से नामांकित त्रिभुज का अध्ययन किया।[9] हालांकि, संख्याओं का पैटर्न पहले से ही देर से पुनर्जागरण के यूरोपीय गणितज्ञों के लिए जाना जाता था, जिसमें स्टिफ़ेल, निकोलो फोंटाना टारटाग्लिया और साइमन स्टीविन सम्मिलित थे।[8]

आइजैक न्यूटन को आम तौर पर सामान्यीकृत द्विपद प्रमेय का श्रेय दिया जाता है, जो किसी भी तर्कसंगत घातांक के लिए मान्य होता है।[8][10]

कथन

प्रमेय के अनुसार, x + y फॉर्म के योग में किसी भी गैर-ऋणात्मक पूर्णांक घात का विस्तार करना संभव है

जहाँ पे एक पूर्णांक है और प्रत्येक एक सकारात्मक पूर्णांक है जिसे द्विपद गुणांक के रूप में जाना जाता है। जब एक घातांक शून्य होता है, तो संबंधित घात अभिव्यक्ति को 1 माना जाता है और इस गुणन कारक को अक्सर शब्द से हटा दिया जाता है। इसलिए अक्सर दाहिने हाथ की ओर लिखा हुआ दिखाई देता है .) इस सूत्र को द्विपद सूत्र या द्विपद सर्वसमिका भी कहा जाता है। संकलन अंकन पद्धति का उपयोग कर के इसे इस रूप में लिखा जाता है।
अंतिम अभिव्यक्ति प्रथम अभिव्यक्ति में जब x तथा y की समरूपता होती है और तुलना करके यह इस प्रकार है कि सूत्र में द्विपद गुणकों का क्रम सममित होता है। प्रतिस्थापन (बीजगणित) द्वारा द्विपद सूत्र का एक सरल संस्करण प्राप्त किया जाता है 1 के लिये y, ताकि इसमें केवल एक चर (गणित) शामिल हो। इस रूप में, सूत्र पढ़ता है

द्विपद सूत्र का एक सरल संस्करण y के लिए 1 को प्रतिस्थापित करके प्राप्त किया जाता है, ताकि इसमें केवल एक चर सम्मिलित कर के, इसे सूत्र के रूप में सूत्र पढ़ा जा सके

या समकक्ष
या अधिक स्पष्ट रूप से[11]


उदाहरण

यहाँ द्विपद प्रमेय के पहले कुछ मामले हैं