■カタラン数とニュートンの一般化二項級数(その5)
【1】二項定理
(a+b)^2=a^2+2ab+b^2
(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3
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(a+b)^n=a^n+(n,1)a^(n-1)b+(n,2)a^(n-2)b^2+・・・+b^n
(a+b)^n=Σ(n,r)a^(n-r)b^r
(a+b)^n=Σn(n-1)・・・(n-r+1)/r!・a^(n-r)b^r
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【2】ニュートンの一般化二項級
a=1,b=xとおくと
(1+x)^n=Σn(n-1)・・・(n-r+1)/r!・x^r
となるが、ニュートンはnが非正整数の場合にも一般化し、自身の微分積分法の基礎となした。
n=-1の場合、
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=(-1)(-2)・・・(-r)/r!
1/(1+x)=1-x+x^2-x^3+・・・
1/(1-x)=1+x+x^2+x^3+・・・
n=1/2の場合、
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=(1/2)(1/2-1)・・・(5/2-r)(3/2-r)/r!
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=(2r-3)!!・(-1)^r/2^r・r!
(1-4x)^1/2=Σ(2r-3)!!・(-1)^r(-4x)^r/2^r・r!
(1-4x)^1/2=Σ(2r-3)!!・2^r/r!・x^r
(1-4x)^1/2=Σ(2r-3)!!・2^r・r!/(r!)^2・x^r
(1-4x)^1/2=Σ(2r)!/(r+1)(r!)^2・x^r
(1-4x)^1/2=Σ(2r)!/(r+1)!(r!)・x^r
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パラメータがずれているので再考
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=(1/2)(1/2-1)・・・(5/2-r)(3/2-r)/r!
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=(-1/2)(1-1/2)・・・(r-5/2)(r-3/2)・(-1)^r/r!
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=(-1)(1)・・・(2r-5)(2r-3)・(-1)^r/2^r・r!
n(n-1)・・・(n-r+1)/r!=-(2r-3)!!・(-1)^r/2^r・r!
(1-4x)^1/2=-Σ(2r-3)!!・(-1)^r(-4x)^r/2^r・r!
(1-4x)^1/2=-Σ(2r-3)!!・2^r/r!・x^r
(1-4x)^1/2=-Σ(2r-3)!!・2^r・r!/(r!)^2・x^r
(1-4x)^1/2=-Σ(2r)!/(2r-1)(r!)^2・x^r
(1-4x)^1/2=-Σ(2r)!/(2r-1)(r!)^2・x^r
r=0→1,r=1 →-2x, r=2→-2x^2,r=3→-4x^3,r=4→-10x^4
{1-1+2x+2x^2+4x^3+10x^4+・・・)^1/2}/2x
{1+x+2x^2+5x^3+・・・}
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c(0)=1,c(1)=1,c(2)=2,c(3)=5,
c(4)=14,c(5)=42,c(6)=132,
c(7)=429,c(8)=1430,c(9)=4862,・・・に一致
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{1-(1-4x)^1/2}=1+Σ(2r)!/(2r-1)(r!)^2・x^r
{1-(1-4x)^1/2}/2x=Σ(2r)!/2(2r-1)(r!)^2・x^(r-1) rは1以上
パラメータをr→r+1にシフトさせると
{1-(1-4x)^1/2}/2x=Σ(2r+2)!/2(2r+1)(r+1!)^2・x^(r) rは0以上
{1-(1-4x)^1/2}/2x=Σ(r+2)(r+3)・・・(2r+1)(2r+2)/2(2r+1)(r+1!)・x^(r) rは0以上
{1-(1-4x)^1/2}/2x=Σ(r+2)(r+3)・・・(2r)/(r!)・x^(r) rは0以上
{1-(1-4x)^1/2}/2x=Σ(2r)!/(r+1)!(r!)・x^(r) rは0以上・・・OK
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