Pascal üçgenini kurup her sayısının bir kombinasyon olduğunu görüyoruz; sonra iki terimli bir ifadenin kuvvetini binom formülüyle açmayı, genel terimle istenen terimi, sabit terimi ve katsayılar toplamını bulmayı öğreniyoruz.
10. sınıf
AYT sıklığı9 sınavın 7’inde
50 dk
LevhaPascal Üçgeni ve Binom AçılımıPascal Üçgeni ve Binom Açılımı
Çivili bir tahtanın tepesinden bir bilye bırakıyorsun. Bilye her sırada bir çiviye çarpıyor ve ya sola ya sağa sapıyor. Dört sıra sonra beş hazneden birine düşecek: ortadaki hazneye kaç farklı yoldan inebilir? Yanıt 6. Aynı 6, (a+b)4 açılımında a2b2 teriminin önünde duran sayıdır; bu sayfa ikisinin neden aynı sayı olduğunu gösteriyor.
Isınma
Başlamadan: kombinasyon ve üslü ifadeler
Puansız. Takıldığın yer olursa ön koşul konuya göz at.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
(26), yani C(6,2) kaçtır?
6 ile 2'yi çarptın; kombinasyon 6·5 çarpımının 2·1 çarpımına bölümüdür.Bu P(6, 2) permütasyonudur; seçimde sıra önemsiz olduğundan 2! ile bölmelisin.Bu C(6, 3) değeridir.
Üstteki sayı değişmez; yalnızca alttaki sayı n − r ile yer değiştirir.7 eleman seçmek ile 7 eleman dışarıda bırakmak aynı sayıyı vermez; dışarıda kalan 3 elemandır.Üst ile alt yer değiştirmez; 7 elemandan 10 eleman seçilemez.
Açıklama
10 elemandan 7‘sini seçmek, dışarıda kalacak 3 elemanı seçmekle aynı iştir: (rn)=(n−rn). İkisi de 120‘dir.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
(x2)3⋅(x2)2 ifadesinin sade biçimi hangisidir?
2'nin karesini almayı unuttun; kuvvet paydaki sayıya da uygulanır.Üsleri çarpmak yerine topladın: (x²)³ = x⁶ olur, x⁵ değil.Paydadaki x² ile bölmek yerine çarptın; üsler 6 − 2 olmalı.
Açıklama
(x2)3=x6 ve (x2)2=x24=4x−2. Çarpım: 4x6−2=4x4. Bu sayfadaki işlemlerin çoğu tam olarak bu hesaptır.
Temel
Pascal üçgeni ve açılımın ilk hâli
Pascal üçgenini kurmak
Tepeye bir 1 yaz. Her yeni satırın iki ucuna 1 koy; aradaki her sayıyı, hemen üstündeki iki sayıyı toplayarak bul. Bu kadar: kural tek cümle, ama üçgenin içinde bu sayfadaki her şey saklı.
Pascal üçgeninin ilk yedi satırı. 4. satırdaki 4 ile 6, altlarındaki 10'u verir.
Sahnede üçgen satır satır büyüyor. Satır sürgüsünü ilerlet: her yeni sayı, üstündeki iki sayıdan inen iki çizginin birleştiği yerde beliriyor. Bir hücreye dokunursan onu oluşturan iki komşu yanar.
Örnek
kolay
Bir satırdan sonrakini yazmak
Pascal üçgeninin 6. satırı 1,6,15,20,15,6,1 sayılarından oluşur. 7. satırı yaz.
7. satırda 7+1=8 sayı olacak. İki uç her zaman 1‘dir, çünkü uçtaki sayının üstünde tek bir komşu (1) vardır.
Aradaki altı sayıyı, 6. satırdaki yan yana duran çiftleri toplayarak bul:
1+6=76+15=2115+20=35
Kalan üç toplamı hesaplamana gerek yok. 6. satır ortasına göre simetrik olduğundan toplamlar da geri döner: 35,21,7.
Sonuç
7. satır: 1,7,21,35,35,21,7,1
Bu üçgen Blaise Pascal’ın adını taşır, çünkü Pascal 1654’te üçgenin özelliklerini derli toplu bir incelemede toplamıştır. Ama üçgen ondan yüzyıllar önce biliniyordu. Hindistan’da Pingala’nın şiir ölçüleri üzerine çalışmasını yorumlayan Halayudha 10. yüzyılda üçgeni tarif etti. İslam dünyasında el-Kerecî binom katsayılarının tablosunu verdi; Ömer Hayyam (1048–1131) bu katsayıları sayıların köklerini bulmakta kullandı.
Çin’de Yang Hui 1261’de üçgeni kitabına çizdi ve onu kendinden iki yüzyıl önce yaşamış Jia Xian’a dayandırdı. Bugün aynı üçgene İran’da Hayyam üçgeni, Çin’de Yang Hui üçgeni denir. Matematik bilgisi tek bir kişinin ya da tek bir kültürün ürünü değildir; birbirinden habersiz medeniyetler aynı düzeni bulmuştur.
Her sayı bir kombinasyondur
Kancadaki tahtaya dön. Bilyenin bir hazneye inen her yolu, “sol” ve “sağ” sapmalardan oluşan bir dizidir. Dört sıranın ikisinde sağa sapan bilye ortadaki hazneye düşer. Dört sapmadan hangi ikisinin sağ olacağını seçmenin (24)=6 yolu vardır.
1111211331146411+4+6+4+1=16=24
Her dairede oraya kaç yoldan gelindiği yazıyor. Bir çiviye ya sol üstten ya sağ üstten gelinir; bu yüzden yol sayıları toplanır.
Bir çiviye yalnızca sol üstündeki ya da sağ üstündeki çividen gelinebilir. O çiviye gelen yolların sayısı, bu ikisine gelen yolların toplamıdır. Bu, Pascal üçgeninin kuralının ta kendisi; demek ki tahtadaki yol sayıları ile üçgendeki sayılar aynıdır.
Sahnede bir hücre seç: n sürgüsü satırı, r sürgüsü o satırdaki sırayı belirliyor. Tepeden o hücreye inen bütün yollar birer birer çiziliyor ve sayaç her yolda bir artıyor. Sayaç durduğunda gösterdiği sayı hücrede yazan sayıdır: (rn).
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
Pascal üçgeninin 8. satırında soldan üçüncü sayı kaçtır?
r = 3 aldın; soldan üçüncü sayı r = 2'ye karşılık gelir.Bu 7. satırın üçüncü sayısıdır; tepedeki 1'i birinci satır saydın.8 ile 2'yi çarptın; C(8, 2) = 8·7/2 hesabını yapmalısın.
Açıklama
Soldan üçüncü sayı r=2‘dir: (28)=28⋅7=28.
Bir satırın toplamı ve simetrisi
Bir satırdaki her sayı, alt satıra iki kez taşınır: bir sol alttaki toplama, bir de sağ alttaki toplama girer. Bu yüzden her satırın toplamı bir üsttekinin iki katıdır. 0. satırın toplamı 1 olduğuna göre n. satırın toplamı 2n‘dir.
133114641toplam=8toplam=16
3. satırdaki her sayı 4. satıra iki okla iner; toplam 8'den 16'ya çıkar.
Sahnede seçtiğin satır sütunlara dönüşüyor: her sütunun yüksekliği o sayı kadar. Sürgüyle n değerini bir artır; her sütun ikiye bölünüp yarım adım sola ve sağa kayıyor, toplam göstergesi ikiye katlanıyor. Sütunların ortadaki eksene göre ayna gibi durduğuna da bak.
Örnek
kolay
Toplamdan satırı bulmak
Pascal üçgeninin bir satırındaki sayıların toplamı 256‘dır. Bu satırda kaç sayı vardır ve en büyüğü kaçtır?
n. satırın toplamı 2n‘dir. 2n=256=28 olduğundan bu, 8. satırdır.
n. satırda n+1 sayı bulunur, çünkü r değeri 0‘dan n‘ye kadar gider. Burada 8+1=9 sayı var.
Sayılar ortaya doğru büyür ve satır simetriktir. 9 sayının ortancası beşinci sayıdır, yani r=4: (48)=4⋅3⋅2⋅18⋅7⋅6⋅5=70.
Katsayılar 11, sonra 121, sonra 1331: Pascal üçgeninin satırları. Bu bir rastlantı değil.
(a+b)3=(a+b)(a+b)(a+b) çarpımını açarken her parantezden ya a ya b alırsın. a2b elde etmek için üç parantezin birinden b, diğer ikisinden a alman gerekir. b‘yi alacağın parantezi (13)=3 yolla seçersin; a2b‘nin katsayısı bu yüzden 3‘tür.
(a+b)3: sekiz çarpım, içerdikleri b sayısına göre 1,3,3,1 tanelik öbeklere ayrılır.
Sahnede n tane parantez yan yana. Her parantezden bir harf seçilerek oluşan bütün çarpımlar birer karo olarak diziliyor; sonra aynı sayıda b içeren karolar aynı sütunda toplanıyor. n sürgüsünü 2‘den 5‘e götür: sütun yükseklikleri her seferinde Pascal üçgeninin n. satırını veriyor.
Örnek
kolay
Pascal satırıyla açmak
(x+2)4 ifadesini aç.
n=4 olduğundan katsayılar 4. satırdan gelir: 1,4,6,4,1. Beş terim olacak.
İskeleti yaz: x‘in üssü 4‘ten 0‘a iner, 2‘nin üssü 0‘dan 4‘e çıkar. 2‘yi şimdilik parantez içinde tut, çünkü kuvveti ayrıca hesaplanacak:
1⋅x4+4⋅x3⋅2+6⋅x2⋅22+4⋅x⋅23+1⋅24
Her terimde sayıları çarp: 4⋅2=8, 6⋅4=24, 4⋅8=32, 24=16.
Sonuç
(x+2)4=x4+8x3+24x2+32x+16
Sağlama: x=1 yaz. Sol taraf 34=81, sağ taraf 1+8+24+32+16=81.
Üsleri çarptın; katsayı, 5 parantezden b alınacak 3 tanesini seçme sayısıdır.Üsleri topladın; bu, terimin derecesidir, katsayısı değil.Bu 6. satırın ortasındaki sayıdır; n = 5 olduğundan 5. satıra bakmalısın.
Açıklama
5. satır: 1,5,10,10,5,1. b‘nin üssü 3 olan terimin katsayısı (35)=10‘dur.
Temel bölümü tamamlandı.
Orta
Binom formülü, genel terim ve katsayılar toplamı
Binom formülü
İki terimli ifadeye binom denir. (a+b)12 için üçgenin on iki satırını yazmak yorucu; Pascal satırındaki sayıların kombinasyon olduğunu bildiğimize göre açılımı doğrudan yazabiliriz.
Formüldeki a ve b tek harf olmak zorunda değil: 2x, −y, x2, x3 gibi ifadeler de olabilir. O zaman kuvvet, ifadenin tamamına uygulanır.
Örnek
orta
Katsayılı ve eksili binom
(2x−y)4 ifadesini aç.
Formüle uydur: a=2x ve b=−y. Eksi işareti b‘nin parçasıdır; bu yolu seçiyoruz çünkü böylece işaretleri ayrıca düşünmeye gerek kalmaz, kuvvet kendisi halleder.
Kombinasyonlar 1,4,6,4,1. Beş terimi parantezleri bozmadan yaz, çünkü kuvvet parantezin tamamına aittir:
Kuvvetleri al. (2x)4=16x4, (2x)3=8x3, (2x)2=4x2. (−y)‘nin tek kuvvetleri eksi, çift kuvvetleri artıdır.
Sonuç
(2x−y)4=16x4−32x3y+24x2y2−8xy3+y4
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
(x−3)4 açılımında x3‘lü terimin katsayısı kaçtır?
Eksi işaretini düşürdün; b = −3 olduğundan tek kuvveti eksidir.Yalnızca kombinasyonu yazıp işaret koydun; (−3) çarpanını unuttun.Bu x'li terimin katsayısıdır: 4·(−3)³. İstenen terimde (−3)'ün üssü 1'dir.
Açıklama
x3 için b=−3‘ün üssü 1 olmalı: (14)⋅x3⋅(−3)=−12x3.
Genel terim
Sınavda açılımın tamamı istenmez; tek bir terim istenir. O terimi, açılımı yazmadan bulmak için bütün terimleri tek kalıpta toplayan ifadeyi kullanırız.
İstenen terimi bulmanın yolu hep aynıdır: genel terimi yaz, x‘in üssünü r cinsinden topla, istenen üsse eşitle, r‘yi bul, katsayıyı hesapla.
Sahnede (x2+x2)6 açılımının yedi terimi, x‘in üssüne göre bir sayı doğrusuna dizili. r sürgüsünü ilerlet: seçili terim her adımda üç birim sola kayıyor, çünkü bir x2 gidip yerine bir x1 geliyor. Göstergede terimin üssünü ve katsayısını izle; üssün 0 olduğu yerde sabit terimi yakala.
Örnek
orta
İstenen kuvvetin katsayısı ve sabit terim
(x2+x2)6 ifadesinin açılımında x3‘lü terimin katsayısı ve sabit terim kaçtır?
Genel terimi yaz: a=x2, b=x2=2x−1, n=6. Kesri negatif üsle yazıyoruz, çünkü üsleri toplamak böyle kolaylaşır.
(r6)⋅(x2)6−r⋅(2x−1)r=(r6)⋅2r⋅x12−3r
x3 için üssü 3‘e eşitle: 12−3r=3, buradan r=3. Katsayı: (36)⋅23=20⋅8=160.
Sabit terim, içinde x bulunmayan terimdir; yani x‘in üssü 0‘dır. 12−3r=0, buradan r=4. Değeri: (46)⋅24=15⋅16=240.
(x2+x2)6 açılımının terimleri: çubukların altında x'in üssü, üstünde katsayı. Üs 0 olan terim sabit terimdir.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
(x+x1)8 açılımındaki sabit terim kaçtır?
Sabit terimi son terim sandın; son terim 1/x⁸'dir, sabit değildir.r = 4 değerini buldun ama terimin değerini hesaplamadın.C(8, 3) hesapladın; üs 8 − 2r = 0 denkleminden r = 4 çıkar.
Açıklama
Genel terim (r8)x8−r⋅x−r=(r8)x8−2r. 8−2r=0 için r=4 ve (48)=70.
Baştan, sondan ve ortadaki terim
Sıra numarası verilen sorularda tek yapman gereken numarayı r‘ye çevirmektir. Baştan 1. terimde r=0 olduğundan baştan k. terimde r=k−1‘dir. Açılımda n+1 terim bulunduğundan sondan k. terimde r=n−k+1‘dir.
Örnek
orta
Sıra numarasından terime
(2x+y)6 ifadesinin açılımı x‘in azalan kuvvetlerine göre yazılıyor. Baştan 3. terimi ve ortadaki terimi bul.
Baştan 3. terim için r=3−1=2 al; r=3 almak bir terim kaydırır.
(26)⋅(2x)4⋅y2=15⋅16x4⋅y2=240x4y2
Açılımda 6+1=7 terim var. Tek sayıda terim olduğundan tam ortada bir terim bulunur: baştan 4. terim, yani r=3.
Ortadaki terimi hesapla: (36)⋅(2x)3⋅y3=20⋅8x3⋅y3=160x3y3.
Bir açılımı yazmadan bütün katsayılarını toplayabilirsin. Açılım x‘e göre bir özdeşliktir, yani her x değeri için doğrudur. x=1 yazarsan sağ tarafta x‘in bütün kuvvetleri 1 olur ve geriye yalnızca katsayılar kalır.
Sahnede (2x−1)4 açılımının beş terimi, o anki x için aldıkları değer kadar uzun çubuklar olarak duruyor; eksi değerli çubuklar aşağı bakıyor. x sürgüsünü 1‘e getir: her çubuk kendi katsayısına eşitlenir ve toplam göstergesi (2⋅1−1)4=1 yazar. Sürgüyü 0‘a çek: sabit terim dışındaki bütün çubuklar söner.
Örnek
orta
Sabit terimi ayırarak toplam
(3x−2)5 ifadesinin açılımında x içeren terimlerin katsayıları toplamı kaçtır?
Bütün katsayıların toplamı için x=1 yaz: (3⋅1−2)5=15=1. Bu toplamın içinde sabit terim de var.
Soru yalnızca x içeren terimleri istiyor; bu yüzden sabit terimi ayrıca bulup çıkaracağız. Sabit terim için x=0 yaz: (0−2)5=−32.
Sabit terimi toplamdan çıkar: 1−(−32)=33.
Sonuç
x içeren terimlerin katsayıları toplamı 33‘tür.
Sağlama için açılımın katsayıları: 243,−810,1080,−720,240,−32. İlk beşinin toplamı 33‘tür.
Sınav düzeyi: parametre, sabit terim ve eşit katsayılar
Parametreli açılımlar
Sınav sorularında genel terim bir araçtır; asıl soru, katsayının içine saklanmış bir bilinmeyendir. Yol değişmez: iki terimi de genel terimle yaz, verilen koşulu denkleme çevir.
Örnek
zor
İki katsayıdan parametre
a pozitif bir gerçek sayı olmak üzere (x2+xa)6 ifadesinin açılımındaki sabit terim, x3‘lü terimin katsayısının 3 katıdır. a kaçtır?
Genel terimi a‘yı taşıyarak yaz. a bilinmediği için kuvveti katsayıda harf olarak kalır:
Koşulu yaz: 15a4=3⋅20a3. a>0 olduğundan iki yanı a3‘e bölebiliriz: 15a=60.
Sonuç
a=4
Sabit terim her açılımda yoktur
Sabit terim için x‘in üssünü sıfır yapan r değeri 0 ile n arasında bir tam sayı olmalıdır. Denklem kesirli bir r veriyorsa o açılımda sabit terim yoktur. Bu koşul, üssü bilinmeyen sorularda n hakkında bilgi verir.
Sahnede (x+xm5)n açılımının terimleri yine üs doğrusunda. m ve n sürgüleriyle oyna: terimler arasındaki adım m+1, ilk terimin yeri n. Bir terim tam 0‘ın üstüne oturduğunda sabit terim yanar ve değeri yazılır; oturmuyorsa “sabit terim yok” görünür. Değeri 60 yapan m ve n çiftini ara.
Örnek
zor
Üs bilinmiyorsa
n, 10‘dan küçük bir pozitif tam sayıdır. (x3+x21)n ifadesinin açılımında bir sabit terim bulunduğuna göre bu sabit terim kaçtır?
Genel terim: (rn)⋅(x3)n−r⋅(x−2)r=(rn)⋅x3n−5r.
Sabit terim için 3n−5r=0, yani 3n=5r. Sağ taraf 5‘in katı; 3 ile 5 aralarında asal olduğundan n de 5‘in katı olmalıdır.
10‘dan küçük tek uygun değer n=5‘tir. O zaman 5r=15, r=3; bu değer 0 ile 5 arasında bir tam sayıdır, yani terim gerçekten vardır.
Değeri hesapla: (35)=10. Terimlerin içinde başka sayı olmadığından katsayı yalnızca kombinasyondur.
Sonuç
Sabit terim 10‘dur.
Eşit katsayılar ve simetri
İki terimin katsayısı eşit veriliyorsa çoğu zaman iki kombinasyon eşitlenir. (pn)=(qn) eşitliğinde p=q ise simetri gereği p+q=n olmalıdır.
Kendini dene
Puan yok, deneme sınırsız
(1+x)n açılımında x3‘lü terimin katsayısı ile x7‘li terimin katsayısı eşittir. n kaçtır?
Üslerin farkını aldın; eşit kombinasyonlarda alt sayıların toplamı n olur.x⁷'li terimin var olması için n en az 7 olmalı ama bu eşitlik için yetmez.Üsleri çarptın; toplaman gerekir.
Açıklama
Katsayılar (3n) ve (7n)‘dir. Alt sayılar farklı olduğundan 3+7=n, yani n=10. Gerçekten (310)=(710)=120.
Örnek
zor
Çivili tahtada komşu hazneler
Bir bilim merkezindeki çivili tahtada 8 sıra çivi ve altta, soldan sağa 0‘dan 8‘e numaralanmış 9 hazne vardır. Her sırada sola ya da sağa sapan bilye, sağa saptığı sıra sayısı kadar numaralı hazneye düşer. Tahtadan, her farklı yoldan tam bir bilye geçecek biçimde 256 bilye bırakılıyor. Yan yana duran iki hazneden soldakinde biriken bilye sayısının sağdakine oranı 54‘tir. Bu iki haznede toplam kaç bilye vardır?
r numaralı hazneye inen yol sayısı, 8 sapmadan r tanesinin sağa olmasını seçme sayısıdır: (r8). Toplam yol 28=256 olduğundan her haznedeki bilye sayısı Pascal üçgeninin 8. satırıdır.
Soldaki sayının sağdakine oranı 54 olan komşu çifti ara. Oran 1‘den küçük olduğundan çift, satırın artan (sol) yarısındadır: 81,288=72,5628=21,7056=54.
Aranan hazneler 3 ve 4 numaralı haznelerdir; içlerinde 56 ve 70 bilye vardır.
Sonuç
İki haznede toplam 56+70=126 bilye vardır.
İleri bölümü tamamlandı.
Özet
Bu konudan aklında kalacaklar
Pascal üçgeni: uçlar 1, aradaki her sayı üstündeki iki sayının toplamı. Satırlar ve sıralar 0‘dan sayılır; n. satırın r. sayısı (rn)‘dir.
n. satırda n+1 sayı vardır, satır simetriktir ve toplamı 2n‘dir.