杨辉三角
简单的说一下就是两个未知数和的幂次方运算后的系数问题,比如(x+y)的平方=x的平方+2xy+y的平方,这样系数就是1,2,1这就是杨辉三角的其中一行,立方,四次方,运算的结果看看各项的系数,你就明白其中的道理了
这就是杨辉三角,也叫贾宪三角,在外国被称为帕斯卡三角。
他于我们现在的学习联系最紧密的是2项式乘方展开式的系数规律。如图,在贾宪三角中,第3行的第三个数恰好对应着两数和的平方公式(在此就不做说明了)依次下去
杨辉三角是一个由数字排列成的三角形数表,一般形式如下:
1 n=0
1 1 n=1
1 2 1 n=2
1 3 3 1 n=3
1 4 6 4 1 n=4
1 5 10 10 5 1 n=5
1 6 15 20 15 6 1 n=6
…………………………………………………………
杨辉三角最本质的特征是:它的两条斜边都是由数字1组成的,而其余的数则是等于它肩上的两个数之和。
其实,中国古代数学家在数学的许多重要领域中处于遥遥领先的地位。中国古代数学史曾经有自己光辉灿烂的篇章,而杨辉三角的发现就是十分精彩的一页。
杨辉,字谦光,北宋时期杭州人。在他1261年所著的《详解九章算法》一书中,辑录了如上所示的三角形数表,称之为“开方作法本源”图。
而这样一个三角在我们的奥数竞赛中也是经常用到,最简单的就是叫你找规律。具体的用
杨辉三角的简史:北宋人贾宪约1050年首先使用“贾宪三角”进行高次开方运算,南宋数学家杨辉在《详解九章算法》(1261年)记载并保存了“贾宪三角”,故称杨辉三角。元朝数学家朱世杰在《四元玉鉴》(1303年)扩充了“贾宪三角”成“古法七乘方图”。
时间上:杨辉(一二六一)朱世杰(一三○三)也明显就可以知道是杨辉发现的
朱世杰只是扩充了其中的内容
同时 这也是多项式(a+b)^n 打开括号后的各个项的二次项系数的规律 即为
因此 杨辉三角第x层第y项直接就是 (y nCr x)
我们也不难得到 第x层的所有项的总和 为 2^(x-1) (即(a+b)^x中a,b都为1的时候)
[ 上述y^x 指 y的 x次方;(a nCr b) 指 组合数]
而这样一个三角在我们的奥数竞赛中也是经常用到,最简单的就是叫你找规律。
在国外,这也叫做"帕斯卡三角形".
S1:这些数排列的形状像等腰三角形,两腰上的数都是1
S2:从右往左斜着看,从左往右斜着看,和前面的看法一样。我发现这个数列是左右对称的。
S3:上面两个数之和就是下面的一行的数。
S4:这行数是第几行,就是第二个数加一。……
幻方,在我国也称纵横图,它的神奇特点吸引了无数人对它的痴迷。从我国古代的“河出图,洛出书,圣人则之”的传说起,系统研究幻方的第一人,当数我国古代数学家——杨辉。
杨辉,字谦光,钱塘(今杭州)人,我国南宋时期杰出的数学家,与秦九韶、李冶、朱世杰并称宋元四大数学家,他在我国古代数学史和数学教育史上占有十分重要的地位。
杨辉对幻方的研究源于一个小故事。当时杨辉是台州的地方官,一次外出巡游,碰到一孩童挡道,杨辉问明原因方知是一孩童在地I 做一道数学算题,杨辉一听来了兴趣,下轿来到孩童旁问是什么算题。原来,这个孩童在算一位老先生出的一道趣题:把1到9的数字分行排列,不论竖着加、横着加,还是斜着加,结果都等于15。
杨辉看到这个算题, 时想起来他在西汉学者戴德编纂的《大戴礼》一书中也
见过。杨辉想到这儿,和孩童一起算了起来,直到午后,两人终于将算式摆出来了。
后来,杨辉随孩童来到老先生家里,与老先生谈论起数学问题来。老先生说:“北周的甄弯注《数术记遗》一书中写过‘九宫者,二四为肩,六八为足,左三右七,戴九履一,五居中央。”’杨辉听了,这与自己与孩童摆出来的完全一样。便问老先生:“你可知这个九宫图是如何造出来的?”老先生说不知
道。
杨辉回到家中,反复琢磨。一天,他终于发现一条规律,并总结成四句话:“九子斜排,上下对易,左右相更,四维挺出”。就是说:先把l~9九个数依次斜排,再把上l下9两数对调,左7右3两数对调,最后把四面的2、4、6、8向外面挺出,这样三阶幻方就填好了。
杨辉研究出三阶幻方(也叫络书或九宫图)的构造方法后,又系统的研究了四阶幻方至十阶幻方。在这几种幻方中,杨辉只给出了三阶、四阶幻方构造方法的说明,四阶以上幻方,杨辉只画出图形而未留下作法。但他所画的五阶、六阶乃至十阶幻方全都准确无误,可见他已经掌握了高阶幻方的构成规律。
在信息领域杨辉三角也起着重要作用。
关于杨辉三角的实际操作运用范例
对于杨辉三角,很多初中生,甚至很多高中生只知道此三角中的某数等于它上排向另两数之和,而忽视了杨辉三角的实际运用。
不难发现,除了上述特点外,杨辉三角还有另一个特点:
此数列中各行中的数字正好是二项式a+b乘方后,展开始终各项的系数。如:
(a+b)^1=a^1+b^1
(a+b)^2=a^2+2ab+b^2
(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3
..............
(a+b)^6=a^6+6a^5b+15a^4b^2+20a^3b^3+15a^2b^4+6ab^5+b^6(注意发现规律)
..............
如此一来,对于普通考试中所出现的高系数运算的展开运算,我们就不必因怕运算出错而担忧了。但这只是类似公式的技法,想要运算能力增强,还是一个一个拆着练吧。
另外,文章开头提到的“贾宪三角”和“杨辉三角”是有区别的。只需将杨辉三角顺时针旋转45度,便得到贾宪三角,如下:
1 1 1 1 1 1 1 1
7 6 5 4 3 2 1
21 15 10 6 3 1
35 20 10 4 1
35 15 5 1
21 6 1
7 1
1
这些数列,能有效地运用于解数字系数的高次方程。无论是在几何、代数还是三角函数中,上述方法都能不同程度的提高解题效率。
附:杨辉三角的前50行:
第 1 行:
1
第 2 行:
1 1
第 3 行:
1 2 1
第 4 行:
1 3 3 1
第 5 行:
1 4 6 4 1
第 6 行:
1 5 10 10 5 1
第 7 行:
1 6 15 20 15 6 1
第 8 行:
1 7 21 35 35 21 7 1
第 9 行:
1 8 28 56 70 56 28 8 1
第 10 行:
1 9 36 84 126 126 84 36 9 1
第 11 行:
1 10 45 120 210 252 210 120 45 10 1
第 12 行:
1 11 55 165 330 462 462 330 165 55 11 1
第 13 行:
1 12 66 220 495 792 924 792 495 220 66 12 1
第 14 行:
1 13 78 286 715 1287 1716 1716 1287 715 286 78 13 1
第 15 行:
1 14 91 364 1001 2002 3003 3432 3003 2002 1001 364 91 14 1
第 16 行:
1 15 105 455 1365 3003 5005 6435 6435 5005 3003 1365 455 105 15
1
第 17 行:
1 16 120 560 1820 4368 8008 11440 12870 11440 8008 4368 1820 560
120 16 1
第 18 行:
1 17 136 680 2380 6188 12376 19448 24310 24310 19448 12376 6188
2380 680 136 17 1
第 19 行:
1 18 153 816 3060 8568 18564 31824 43758 48620 43758 31824 18564
8568 3060 816 153 18 1
第 20 行:
1 19 171 969 3876 11628 27132 50388 75582 92378 92378 75582 50388
27132 11628 3876 969 171 19 1
第 21 行:
1 20 190 1140 4845 15504 38760 77520 125970 167960 184756 167960
125970 77520 38760 15504 4845 1140 190 20 1
第 22 行:
1 21 210 1330 5985 20349 54264 116280 203490 293930 352716 352716
293930 203490 116280 54264 20349 5985 1330 210 21 1
第 23 行:
1 22 231 1540 7315 26334 74613 170544 319770 497420 646646 705432
646646 497420 319770 170544 74613 26334 7315 1540 231 22 1
第 24 行:
1 23 253 1771 8855 33649 100947 245157 490314 817190 1144066
1352078 1352078 1144066 817190 490314 245157 100947 33649 8855 1771
253 23 1
第 25 行:
1 24 276 2024 10626 42504 134596 346104 735471 1307504 1961256
2496144 2704156 2496144 1961256 1307504 735471 346104 134596 42504
10626 2024 276 24 1
第 26 行:
1 25 300 2300 12650 53130 177100 480700 1081575 2042975 3268760
4457400 5200300 5200300 4457400 3268760 2042975 1081575 480700 177100
53130 12650 2300 300 25 1
第 27 行:
1 26 325 2600 14950 65780 230230 657800 1562275 3124550 5311735
7726160 9657700 10400600 9657700 7726160 5311735 3124550 1562275
657800 230230 65780 14950 2600 325 26 1
第 28 行:
1 27 351 2925 17550 80730 296010 888030 2220075 4686825 8436285
13037895 17383860 20058300 20058300 17383860 13037895 8436285 4686825
2220075 888030 296010 80730 17550 2925 351 27 1
第 29 行:
1 28 378 3276 20475 98280 376740 1184040 3108105 6906900 13123110
21474180 30421755 37442160 40116600 37442160 30421755 21474180 13123110
6906900 3108105 1184040 376740 98280 20475 3276 378 28 1
第 30 行:
1 29 406 3654 23751 118755 475020 1560780 4292145 10015005 20030010
34597290 51895935 67863915 77558760 77558760 67863915 51895935 34597290
20030010 10015005 4292145 1560780 475020 118755 23751 3654 406 29 1
第 31 行:
1 30 435 4060 27405 142506 593775 2035800 5852925 14307150 30045015
54627300 86493225 119759850 145422675 155117520 145422675 119759850
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27405 4060 435 30 1
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