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103師大附中

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第2題
103 師大附中計算第1題
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關於求級數和 C(103,0) + C(103,3) + C(103,6) ...(依序差3)... + C(103,102) 這類的問題,常用二項式定理配合 1 的虛立方根 ω 來做; 個人另有一想法。


首先關於 C(n,0) + C(n,2) + C(n,4) ... = 2ⁿ-¹ =  C(n,1) + C(n,3) + C(n,5) ... 這個式子,一般是用二項式定理證明,但其實亦可用"組合意義"解釋之:


左式代表 " n 個相異物,取偶數個之方法數"; 我們可以先對前 (n-1) 個物品任意取,方法有 2ⁿ-¹ 種,而以下第 n 物只剩 1 種取法 (使成偶數個),這就解釋了式子成立的必然性。右式亦同理。


現在把上述思維,用在求 C(103,0) + C(103,3) + C(103,6) ... + C(103,102) 上。


上式代表 "103 個相異物,取3的倍數個之方法數"; 以下用 ∑ C(103,3k) 表示。


考慮對前102 個物品任意取,方法有 2¹°² 種; 以下對於已取 3m 或 3m+2 個之情形,第 103 物只有 1 種取法,而對已取 3m+1之情形,卻無法達到目標: 由於只有對 1 物取或不取的選擇,因此對於"超過1個"的情形將束手無策。


因此, ∑ C(103,3k) =  2¹°² - ∑ C(102,3m+1),接著對 ∑ C(102,3m+1) 重複上述思維,以下類推,那麼:


∑ C(103,3k)


= 2¹°² - ∑ C(102,3m+1)


= 2¹°² - 2¹°¹ + ∑ C(101,3n+2)  (對3的餘數依次: 0-1-2 循環)
...


= 2¹°² - 2¹°¹ + 2¹°° ... -2³ + 2² - ∑C(2,3p+2)


=  (2²) * [(-2)¹°¹ -1] / (-2-1)  - C(2,2)


= (2¹°³ + 1) / 3

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