■11の累乗(その1)
11^4はいくつか? 二項係数を知っている人にとって,この数は計算しやすいだろう.
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1^2=1
11^2=121
111^2=12321
1111^2=1234321
11111^2=123454321
111111^2=12345654321
1111111^2=1234567654321
11111111^2=123456787654321
111111111^2=12345678987654321
1が連続する数を2乗すると,数字が昇順・降順に整列する.筆算で計算してみると各行は1が連続する数が1桁ずつ左にずれていく.縦に見た各桁は1の重なりがだんだん増えていってやがて減少に転ずる.そのため,数字が昇順・降順に整列するのである.
1111^2=1234321
は
1111x(1000+100+10+1)と書き直しことができて
=1111000+111100+11110+1111
=1234321
のように4連の1111が右へ1個ずつずらされながら4回加えられる結果、1234321が得られることになります。
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もちろん1が10個以上連続する場合は繰り上がりが起こってしまうが,
1111111111^2=123456789[10]987654321
11111111111^2=123456789[10][11][10]987654321
のように桁の繰り上がりを記述すれば前述のルールは成り立つ.
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次に,11のn乗数を並べて見ると
11^0=1
11^1=11
11^2=121
11^3=1331
11^4=14641
11^5=15[10][10]51
11^6=16[15][20][15]61
このようにパスカルの三角形は11のn乗数が並んだものと見ることができるのである.以下,このタイプのパスカルの三角形を2パスカルの三角形と呼ぶことにする.
しからば111^n,・・・,[11・・・1k]^nについてはどうなるだろうと考えるのは自然な成り行きであろう.kパスカルの三角形のレポートが
[参]松田修+津山高専数学クラブ「11からはじまる数学」東京図書
によくまとめられている.
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【1】kパスカルの三角形
111^0=1
111^1=111
111^2=12321
111^3=1367631
111^4=14[10][16][19][16][10]41
111^5=15[15][30][45][51][45][30][15]51
このように111^nの作る3パスカルの三角形の値は,上の段の隣り合った3つの値を足して得られることがわかります.3パスカルの三角形は(x^2+x+1)^nの係数列でもあります.
一般に,kパスカルの三角形は同じ段の隣りあうk個の数をたすことで次の段の数が得られます.(x^k-1+・・・+x+1)^nの係数列でもあるというわけです.
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【2】3パスカルの三角形の係数列
オイラーは偶然にこの数が[x^n]1/(1−2x−3z^2)^1/2であることを示したのだが,しかし、この係数を閉じた形に表すことはできない.
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