가지 끝 8 개 중 b 가 1 개인 주황 가지(aab,aba,baa)가 3 개라 a2b 의 계수는 3C1=3 이에요.
a3,a2b,ab2,b3 은 각각 3C0,3C1,3C2,3C3 번 나와요.(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3
정의이항정리
자연수 n 에 대하여 다음이 성립하고, 이를 이항정리라 한다.(a+b)n=nC0an+nC1an−1b+⋯+nCran−rbr+⋯+nCnbn각 항의 계수 nC0,nC1,⋯,nCn 을 이항계수 라 한다. nCran−rbr 을 (a+b)n 의 전개식의 일반항이라 한다.
학생
an−rbr 의 계수가 왜 nCr 이에요?
쌤
n 개의 괄호 중 b 를 고를 r 개의 괄호를 정하면 나머지에서는 모두 a 를 골라요. r 개의 괄호를 고르는 방법이 nCr 가지라서 그 항이 그만큼 나와요.
공식이항정리
전개식
(a+b)n=r=0∑nnCran−rbr
항은 모두 n+1 개이다.
일반항
nCran−rbr
r=0,1,⋯,n. r 는 b 의 지수이고, 앞에서 (r+1) 번째 항이다.
a=1,b=x 일 때
(1+x)n=nC0+nC1x+⋯+nCnxn
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
(a+b)4 의 전개식에서 a2b2 의 계수는?
괄호째 거듭제곱하기
✗ 틀린 풀이
(2x−y)4 에서 x3y 항 4C1⋅2x3⋅(−y)=−8x3y
왜 틀렸나일반항에서는 2x 를 괄호째 세제곱하므로 계수 2 도 세제곱하여 8 이 된다.
↓
✓ 바른 풀이
(2x−y)4 에서 x3y 항 4C1(2x)3(−y)=−32x3y
확인 방법: 수만 따로 모으면 4C1×23×(−1)=−32 로 같은 계수가 나온다.
+자세히 보기펼치기접기왜 그런지성질 더 보기그림
이유는 다음과 같아요. (a+b)n 은 (a+b) 를 n 번 곱한 거예요. n 개의 인수에서 a 또는 b 를 하나씩 골라 곱하면 an−rbr 꼴이 돼요. an−rbr 은 n 개의 인수 중 b 를 고를 r 개를 택할 때마다 한 번씩 나와요. 그러므로 an−rbr 의 계수는 nCr 이에요. 이 계수는 독립시행의 확률에서도 그대로 나와요.
□ 의 지수는 n 부터 1 씩 줄고, △ 의 지수는 0 부터 1 씩 는다. 두 지수의 합은 항상 n 이다. 계수의 오른쪽 첨자는 △ 의 지수와 같다. □, △ 자리에 2x, −y 처럼 계수·부호가 붙은 식이 오면 괄호째 넣는다.
틀 맞추기 — (2x−y)4
① 공식을 틀로 본다
(□+△)4=□4+4□3△+6□2△2+4□△3+△4
② (2x−y)4 에서 틀의 자리에 들어갈 것을 먼저 적는다
□=2x△=−y
③ 괄호째 넣고, 항마다 부호 → 숫자 → 문자 순서로 계산한다
틀의 항
괄호째 넣기
부호
숫자
문자
결과
□4
(2x)4
+
16
x4
16x4
4□3△
4(2x)3(−y)
−
32
x3y
−32x3y
6□2△2
6(2x)2(−y)2
+
24
x2y2
24x2y2
4□△3
4(2x)(−y)3
−
8
xy3
−8xy3
△4
(−y)4
+
1
y4
y4
답(2x−y)4=16x4−32x3y+24x2y2−8xy3+y4
✓ 검산: x=1,y=1 을 넣으면 왼쪽 1, 오른쪽 1
공식 외우기 — 가리고 떠올리기
□ 에 들어갈 것을 종이에 써 보고 「정답 보기」로 확인하세요. 맞혔으면 「더 가리기」로 넘어가요. 마지막 단계는 오른쪽 전체를 가려요.
단계 1 / 2b 를 고를 인수 r 개
(a+b)n의일반항=nCra□br
단계 1 / 2
(a+b)4=a4+4a3b+□a2b2+4ab3+b4
성질검산하는 방법
a=1,b=1 을 넣으면 계수의 합이 나온다. (2x−y)4 에 x=1,y=1 을 넣으면 14=1 이다. 전개식의 계수의 합도 1 인지 확인한다. 16−32+24−8+1=1
2일반항과 특정한 항의 계수
특정한 항의 계수 구하기
1
일반항을 써요.
(□+△)n 의 일반항은 nCr□n−r△r 이에요. □, △ 는 괄호째 넣어요.
2
문자의 지수를 r 에 대한 식으로 정리해요.
x1=x−1 로 바꾸어 지수를 더해요.
3
구하는 항의 지수와 같다고 놓고 r 를 구해요.
r 는 0 이상 n 이하의 정수이어야 해요.
4
그 r 를 일반항의 계수에 넣어 계산해요.
부호와 거듭제곱을 빠뜨리지 않아요.
(x+2)5 의 전개식에서 x3 의 계수
5Crx5−r2r
↳◀일반항
5−r=3
↳◀x 의 지수가 3
r=2
5C2×22=10×4=40
↳◀계수
학생
(x+x1)n 처럼 분모에 x 가 있으면요?
쌤
일반항에서 x 의 지수를 r 에 대한 식으로 정리해요. xn−r(x1)r=xn−2r 이니까 n−2r 가 원하는 지수가 되는 r 를 찾아요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
(x+3)4 의 전개식에서 x2 의 계수는?
부호 빠뜨리기
✗ 틀린 풀이
(x−2)5 에서 x2 의 계수 5C3×23=80
왜 틀렸나(x−2)5 의 일반항에는 −2 가 괄호째 들어가므로 홀수 번 곱하면 음수가 된다.
↓
✓ 바른 풀이
(x−2)5 에서 x2 의 계수 5C3×(−2)3=−80
기억 요령: (x−2)n 은 {x+(−2)}n 으로 보고 −2 를 한 덩어리로 거듭제곱한다.
계수 붙은 문자
✗ 틀린 풀이
(2x+1)5 에서 x3 의 계수 5C2=10
왜 틀렸나일반항의 (2x)3 에서는 x3 만이 아니라 계수 2 도 세제곱하여 곱해야 한다.
↓
✓ 바른 풀이
(2x+1)5 에서 x3 의 계수 5C2×23=80
일반항은 5Cr(2x)5−r1r 이에요. r=2 일 때 (2x)3=8x3 이므로 8 을 곱해요.
항과 계수
✗ 틀린 풀이
(x+2)5 에서 x3 의 계수 40x3
왜 틀렸나「x3 의 계수」를 물으면 문자 x3 을 뺀 수 부분만 답해야 한다.
↓
✓ 바른 풀이
(x+2)5 에서 x3 의 계수 40
문제의 끝말이 「계수」인지 「항」인지 먼저 확인한다. 「항」을 물을 때만 문자까지 붙여 답한다.
+자세히 보기펼치기접기예제
응용
(x2+x2)6 의 전개식에서 x3 의 계수
6Cr(x2)6−r(x2)r
↳◀일반항
(x2)6−r=x12−2r,(x2)r=2rx−r
↳◀지수법칙
=6Cr2rx12−3r
↳◀x 의 지수 12−2r−r
12−3r=3
↳◀x 의 지수가 3
r=3
6C3×23=20×8=160
↳◀계수
3파스칼의 삼각형
n=0,1,2,⋯ 일 때 (a+b)n 의 이항계수를 차례로 삼각형 모양으로 늘어놓은 것을 파스칼의 삼각형이라 해요.
1
11
121
1331
14641
15101051
맨 위가 n=0 줄이에요. 칠한 셋째 줄의 3 과 3 을 더하면 바로 아래 넷째 줄의 6 이에요.
성질파스칼의 삼각형의 성질
각 줄의 양 끝 수는 1 이다. nC0=nCn=1 각 줄은 좌우 대칭이다. nCr=nCn−r 각 수는 바로 위 줄의 이웃한 두 수의 합이다. nCr=n−1Cr−1+n−1Cr 예를 들어 넷째 줄의 6 은 셋째 줄의 3 과 3 의 합이다. 4C2=3C1+3C2=3+3=6
학생
이웃한 두 수를 더하면 왜 아래 수가 돼요?
쌤
nCr 는 n 개에서 r 개를 고르는 방법의 수예요. 특정한 하나를 고르는 경우 n−1Cr−1 과 고르지 않는 경우 n−1Cr 로 나누어 더하면 돼요.
바로 확인방금 배운 것, 10초 문제
5C2+5C3 과 같은 것은?
+자세히 보기펼치기접기성질 더 보기예제
성질왜 위 두 수의 합인가
(a+b)n=(a+b)n−1(a+b) 이다. an−rbr 은 (a+b)n−1 의 an−rbr−1 에 b 를 곱하거나, an−r−1br 에 a 를 곱해서 나온다. 그러므로 계수는 두 계수의 합이다. nCr=n−1Cr−1+n−1Cr
예파스칼의 삼각형으로 전개하기
다섯째 줄 1,5,10,10,5,1 을 계수로 쓰면(a+b)5=a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5
4이항계수의 성질
이항정리에서 a=1,b=x 로 놓으면(1+x)n=nC0+nC1x+nC2x2+⋯+nCnxn이 식에 x 의 값을 넣으면 이항계수의 합을 구할 수 있어요. 이 전개는 이항분포의 확률에서도 쓰여요.