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第 89 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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P250-0089 · q-20261014-advance-20261109-r05-binomial-theorem-0039

原題與已知條件

commutative coefficient setting與n in natural including zero。操作=binomial-expansion;資料={"n":13}。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":13}。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=13≥0; x,y commute

操作後

(x+y)^13 is a finite product of 13 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 13 factors to contribute y

操作後

C(13,0)=6227020800/(1·6227020800)=1

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 0 個 y 位置與 13 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(13,0)=1; choose y 0 times

操作後

1·x^13·y^0

條件:無

相應的 x 次數為 13-0=13;指數相加仍為 13。

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 13 factors to contribute y

操作後

C(13,1)=6227020800/(1·479001600)=13

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 1 個 y 位置與 12 個 x 位置各自的重排,得到係數 13。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S003

S005 · implies

操作前

C(13,1)=13; choose y 1 times

操作後

13·x^12·y^1

條件:無

相應的 x 次數為 13-1=12;指數相加仍為 13。

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 13 factors to contribute y

操作後

C(13,2)=6227020800/(2·39916800)=78

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 2 個 y 位置與 11 個 x 位置各自的重排,得到係數 78。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S005

S007 · implies

操作前

C(13,2)=78; choose y 2 times

操作後

78·x^11·y^2

條件:無

相應的 x 次數為 13-2=11;指數相加仍為 13。

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 13 factors to contribute y

操作後

C(13,3)=6227020800/(6·3628800)=286

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 3 個 y 位置與 10 個 x 位置各自的重排,得到係數 286。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S007

S009 · implies

操作前

C(13,3)=286; choose y 3 times

操作後

286·x^10·y^3

條件:無

相應的 x 次數為 13-3=10;指數相加仍為 13。

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 13 factors to contribute y

操作後

C(13,4)=6227020800/(24·362880)=715

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 4 個 y 位置與 9 個 x 位置各自的重排,得到係數 715。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S009

S011 · implies

操作前

C(13,4)=715; choose y 4 times

操作後

715·x^9·y^4

條件:無

相應的 x 次數為 13-4=9;指數相加仍為 13。

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 13 factors to contribute y

操作後

C(13,5)=6227020800/(120·40320)=1287

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 5 個 y 位置與 8 個 x 位置各自的重排,得到係數 1287。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S011

S013 · implies

操作前

C(13,5)=1287; choose y 5 times

操作後

1287·x^8·y^5

條件:無

相應的 x 次數為 13-5=8;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S012

S014 · implies

操作前

choose exactly 6 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,6)=6227020800/(720·5040)=1716

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 6 個 y 位置與 7 個 x 位置各自的重排,得到係數 1716。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S013

S015 · implies

操作前

C(13,6)=1716; choose y 6 times

操作後

1716·x^7·y^6

條件:無

相應的 x 次數為 13-6=7;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S014

S016 · implies

操作前

choose exactly 7 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,7)=6227020800/(5040·720)=1716

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 7 個 y 位置與 6 個 x 位置各自的重排,得到係數 1716。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S015

S017 · implies

操作前

C(13,7)=1716; choose y 7 times

操作後

1716·x^6·y^7

條件:無

相應的 x 次數為 13-7=6;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S016

S018 · implies

操作前

choose exactly 8 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,8)=6227020800/(40320·120)=1287

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 8 個 y 位置與 5 個 x 位置各自的重排,得到係數 1287。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S017

S019 · implies

操作前

C(13,8)=1287; choose y 8 times

操作後

1287·x^5·y^8

條件:無

相應的 x 次數為 13-8=5;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S018

S020 · implies

操作前

choose exactly 9 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,9)=6227020800/(362880·24)=715

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 9 個 y 位置與 4 個 x 位置各自的重排,得到係數 715。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S019

S021 · implies

操作前

C(13,9)=715; choose y 9 times

操作後

715·x^4·y^9

條件:無

相應的 x 次數為 13-9=4;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S020

S022 · implies

操作前

choose exactly 10 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,10)=6227020800/(3628800·6)=286

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 10 個 y 位置與 3 個 x 位置各自的重排,得到係數 286。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S021

S023 · implies

操作前

C(13,10)=286; choose y 10 times

操作後

286·x^3·y^10

條件:無

相應的 x 次數為 13-10=3;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S022

S024 · implies

操作前

choose exactly 11 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,11)=6227020800/(39916800·2)=78

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 11 個 y 位置與 2 個 x 位置各自的重排,得到係數 78。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S023

S025 · implies

操作前

C(13,11)=78; choose y 11 times

操作後

78·x^2·y^11

條件:無

相應的 x 次數為 13-11=2;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S024

S026 · implies

操作前

choose exactly 12 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,12)=6227020800/(479001600·1)=13

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 12 個 y 位置與 1 個 x 位置各自的重排,得到係數 13。

步驟識別與依賴

規則:subset_count · 依賴:G001, S025

S027 · implies

操作前

C(13,12)=13; choose y 12 times

操作後

13·x^1·y^12

條件:無

相應的 x 次數為 13-12=1;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S026

S028 · implies

操作前

choose exactly 13 of 13 factors to contribute y

操作後

C(13,13)=6227020800/(6227020800·1)=1

條件:無

先排列 13 個位置,再除掉 13 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, S027

S029 · implies

操作前

C(13,13)=1; choose y 13 times

操作後

1·x^0·y^13

條件:無

相應的 x 次數為 13-13=0;指數相加仍為 13。

步驟識別與依賴

規則:group_like_terms · 依賴:G001, S028

S030 · implies

操作前

all k=0 through 13 have been accounted for

操作後

(x+y)^13=1·x^13·y^0 + 13·x^12·y^1 + 78·x^11·y^2 + 286·x^10·y^3 + 715·x^9·y^4 + 1287·x^8·y^5 + 1716·x^7·y^6 + 1716·x^6·y^7 + 1287·x^5·y^8 + 715·x^4·y^9 + 286·x^3·y^10 + 78·x^2·y^11 + 13·x^1·y^12 + 1·x^0·y^13

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, S029

逐步反向核對

  • S030 · premise_and_result_audit — 共有 n+1 個係數位置,k 的全範圍逐一保留。
  • S029 · 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。
  • S028 · 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。
  • S027 · 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。
  • S026 · 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。
  • S025 · 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。
  • S024 · 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。
  • S023 · 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。
  • S022 · 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。
  • S021 · 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。
  • S020 · 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。
  • S019 · 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。
  • S018 · 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。
  • S017 · 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。
  • S016 · 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。
  • S015 · 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。
  • S014 · 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。
  • 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

(13, [[0, 1, 13, 0], [1, 13, 12, 1], [2, 78, 11, 2], [3, 286, 10, 3], [4, 715, 9, 4], [5, 1287, 8, 5], [6, 1716, 7, 6], [7, 1716, 6, 7], [8, 1287, 5, 8], [9, 715, 4, 9], [10, 286, 3, 10], [11, 78, 2, 11], [12, 13, 1, 12], [13, 1, 0, 13]], 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: eec207fc0059dbdef010feebaa91faf18e4d967869b995e71fe9dd778dc1e5d9
  • candidate record SHA-256: 545927f9fdff6f135e310a1394314ac42b7211dc1917cf091f2ad4a0c0efb8fd
  • semantic review receipt SHA-256: 4727d1bd957a9b7f6cadb7972ddb5ab80a31f5259dc5394c1dff2b71944ed36b
  • question-first witness SHA-256: 51e18649133238ac992229f6e16542a5f3af53ca73b2262ab0524508ea937dee
  • Lean: NOT_RUN · human review: NOT_PERFORMED
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