Beweisarchiv: Algebra: Ringe: Binomischer Lehrsatz

Aus testwiki
Version vom 25. März 2018, 17:59 Uhr von imported>LoRo (Wikipedia-Verweise)
(Unterschied) ← Nächstältere Version | Aktuelle Version (Unterschied) | Nächstjüngere Version → (Unterschied)
Zur Navigation springen Zur Suche springen

Beweisarchiv: Algebra: TOPNAV

Voraussetzung

Sei R ein kommutativer unitärer Ring sowie a,bR,n0 beliebig.

Behauptung

Es gilt (a+b)n=k=0n(nk)akbnk.

Beweis

Durch vollständige Induktion über n.

n=0:

(a+b)0=1=(00)a0b0=k=00(0k)akb0k

Induktionsschritt: nn+1

Annahme: (a+b)n=k=0n(nk)akbnk gilt für ein n0

Behauptung: (a+b)n+1=k=0n+1(n+1k)akbn+1k

Beweis:

Durch Verwenden der Annahme gilt:

(a+b)n+1=(a+b)(a+b)n=(a+b)k=0n(nk)akbnk
=ak=0n(nk)akbnk+bk=0n(nk)akbnk (1. Anwenden des Distributivgesetzes)
=k=0n(nk)ak+1bnk+k=0n(nk)akbn+1k (2. Hineinmultiplizieren der Faktoren a,b in die jeweilige Summe)

Jetzt müssen die Summen wieder vernünftig zusammengeführt werden. Dazu wird folgende Identität verwendet:

(nk1)+(nk)=(n+1k)

Diese lässt sich durch einfaches Ausrechnen beweisen.


Um die entsprechenden Binomialkoeffizienten zu erhalten, wird in (2) der Index der linken Summe um 1 erhöht:

k=0n(nk)ak+1bnk+k=0n(nk)akbn+1k
=k=1n+1(nk1)akbnk+1+k=0n(nk)akbn+1k (3. Indexverschiebung des linken Summanden)
=an+1+k=1n(nk1)akbnk+1+k=1n(nk)akbn+1k+bn+1 (4. je einen Summanden aus der Summe herausziehen)
=bn+1+an+1+k=1n((nk1)+(nk))akbn+1k (5. Summen addieren und Distributivgesetz anwenden)
=(n+10)a0b(n+1)0+(n+1n+1)an+1b(n+1)(n+1)+k=1n(n+1k)akbn+1k
=k=0n+1(n+1k)akbn+1k

Wikipedia-Verweise

Binomischer Lehrsatz - Binomialkoeffizient