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第 81 題:二項式定理

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  1. 原題與已知條件
  2. 定義與適用範圍
  3. 逐步推導
  4. 逐步反向核對
  5. 結論
  6. 本題覆核與來源綁定

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P250-0081 · q-20261014-advance-20261109-r05-binomial-theorem-0031

原題與已知條件

commutative coefficient setting與n in natural including zero。操作=binomial-expansion;資料={"n":5}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

  • G001 — commutative coefficient setting與n in natural including zero。操作=binomial-expansion;資料={"n":5}。請依 exact_ordered_tuple_declared_by_interface 欄序回答。

定義與適用範圍

n 是非負整數,x 與 y 可交換;n=0 使用多項式空乘積單位元。

逐步推導

S001 · implies

操作前

n=5≥0; x,y commute

操作後

(x+y)^5 is a finite product of 5 factors

條件:無

每個因子選 x 或 y,且乘法可交換,才能按 y 的選取次數合併同類項。

步驟識別與依賴

規則:finite_product · 依賴:G001

S002 · implies

操作前

choose exactly 0 of 5 factors to contribute y

操作後

C(5,0)=120/(1·120)=1

條件:無

先排列 5 個位置,再除掉 0 個 y 位置與 5 個 x 位置各自的重排,得到係數 1。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S001

S003 · implies

操作前

C(5,0)=1; choose y 0 times

操作後

1·x^5·y^0

條件:無

相應的 x 次數為 5-0=5;指數相加仍為 5。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S002

S004 · implies

操作前

choose exactly 1 of 5 factors to contribute y

操作後

C(5,1)=120/(1·24)=5

條件:無

先排列 5 個位置,再除掉 1 個 y 位置與 4 個 x 位置各自的重排,得到係數 5。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

C(5,1)=5; choose y 1 times

操作後

5·x^4·y^1

條件:無

相應的 x 次數為 5-1=4;指數相加仍為 5。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S004

S006 · implies

操作前

choose exactly 2 of 5 factors to contribute y

操作後

C(5,2)=120/(2·6)=10

條件:無

先排列 5 個位置,再除掉 2 個 y 位置與 3 個 x 位置各自的重排,得到係數 10。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

C(5,2)=10; choose y 2 times

操作後

10·x^3·y^2

條件:無

相應的 x 次數為 5-2=3;指數相加仍為 5。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S006

S008 · implies

操作前

choose exactly 3 of 5 factors to contribute y

操作後

C(5,3)=120/(6·2)=10

條件:無

先排列 5 個位置,再除掉 3 個 y 位置與 2 個 x 位置各自的重排,得到係數 10。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

C(5,3)=10; choose y 3 times

操作後

10·x^2·y^3

條件:無

相應的 x 次數為 5-3=2;指數相加仍為 5。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S008

S010 · implies

操作前

choose exactly 4 of 5 factors to contribute y

操作後

C(5,4)=120/(24·1)=5

條件:無

先排列 5 個位置,再除掉 4 個 y 位置與 1 個 x 位置各自的重排,得到係數 5。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

C(5,4)=5; choose y 4 times

操作後

5·x^1·y^4

條件:無

相應的 x 次數為 5-4=1;指數相加仍為 5。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S010

S012 · implies

操作前

choose exactly 5 of 5 factors to contribute y

操作後

C(5,5)=120/(120·1)=1

條件:無

先排列 5 個位置,再除掉 5 個 y 位置與 0 個 x 位置各自的重排,得到係數 1。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S011

S013 · implies

操作前

C(5,5)=1; choose y 5 times

操作後

1·x^0·y^5

條件:無

相應的 x 次數為 5-5=0;指數相加仍為 5。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

all k=0 through 5 have been accounted for

操作後

(x+y)^5=1·x^5·y^0 + 5·x^4·y^1 + 10·x^3·y^2 + 10·x^2·y^3 + 5·x^1·y^4 + 1·x^0·y^5

條件:無

每一種 x/y 選取都落入唯一的 k 類,因此這是完整有限展開,不是只列頭尾項。

步驟識別與依賴

規則:collect_all_terms · 依賴:G001, S013

逐步反向核對

  • S014 · premise_and_result_audit — 共有 n+1 個係數位置,k 的全範圍逐一保留。
  • S013 · premise_and_result_audit — 原答案的欄序是 [k,係數,x指數,y指數],不能交換指數欄。
  • S012 · premise_and_result_audit — 可用 Pascal 遞迴的獨立整數運算回核係數,不用近似階乘。
  • S011 · premise_and_result_audit — 原答案的欄序是 [k,係數,x指數,y指數],不能交換指數欄。
  • S010 · premise_and_result_audit — 可用 Pascal 遞迴的獨立整數運算回核係數,不用近似階乘。
  • S009 · premise_and_result_audit — 原答案的欄序是 [k,係數,x指數,y指數],不能交換指數欄。
  • S008 · premise_and_result_audit — 可用 Pascal 遞迴的獨立整數運算回核係數,不用近似階乘。
  • S007 · premise_and_result_audit — 原答案的欄序是 [k,係數,x指數,y指數],不能交換指數欄。
  • S006 · premise_and_result_audit — 可用 Pascal 遞迴的獨立整數運算回核係數,不用近似階乘。
  • S005 · premise_and_result_audit — 原答案的欄序是 [k,係數,x指數,y指數],不能交換指數欄。
  • S004 · premise_and_result_audit — 可用 Pascal 遞迴的獨立整數運算回核係數,不用近似階乘。
  • S003 · premise_and_result_audit — 原答案的欄序是 [k,係數,x指數,y指數],不能交換指數欄。
  • S002 · premise_and_result_audit — 可用 Pascal 遞迴的獨立整數運算回核係數,不用近似階乘。
  • S001 · premise_and_result_audit — 此處不是非整數次方的無窮級數,也不套用到不可交換乘法。

結論

(5, [[0, 1, 5, 0], [1, 5, 4, 1], [2, 10, 3, 2], [3, 10, 2, 3], [4, 5, 1, 4], [5, 1, 0, 5]], complete_k_zero_through_n_coefficients)

完整展開如上述所有單項式;欄序表逐項對應。

本題覆核與來源綁定

覆核日期:2026-10-24

原題、答案、步驟表達式、數值 AST 與既有歷史保持原樣;原來的候選狀態屬於來源歷史,不覆寫為形式化證明。

來源雜湊與覆核憑證
  • input commit: 0f7be61e2c22317a4075561dc822c87d881a50db
  • original question SHA-256: f3c3e4ccc308bcd901b24542db12b5c2a10f1d605f9acf9a7cc4b678b82b2f78
  • candidate record SHA-256: ae70e48aa29ca598890a106deba0c23e910d96caacc943e7ee4dcf7aa7b47bab
  • semantic review receipt SHA-256: 4727d1bd957a9b7f6cadb7972ddb5ab80a31f5259dc5394c1dff2b71944ed36b
  • question-first witness SHA-256: 51e18649133238ac992229f6e16542a5f3af53ca73b2262ab0524508ea937dee
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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