質問<488>
「「二項定理の応用?」」
日付 2001/5/24
質問者 肉丸


以下の関係式の証明方法がわかりません。
数学的帰納法で証明できるようなのですが...

n
Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]/[k+x] = n!/[x(x+1)…(x+n)]
k=0

ちなみに、(1-1\()^{n}\) を展開して

0 = Σ[nCk][(-1\()^{k}\)] = Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]*k/[k+x]
k k

+ Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]*x/[k+x]
k

としたのですが、ここから先へ進めません。
どなたか、アドバイスのほど、よろしくお願いいたします。

お返事(武田)
日付 2001/5/25
回答者 武田


数学的帰納法で証明してみよう。
(1)n=1のとき
       1
    左辺=Σ[1Ck][(-1\()^{k}\)]/[k+x]
       k=0

       1  1  1+x-x    1
      =─-───=──────=──────
       x 1+x x(1+x) x(1+x)

    右辺=1!/[x(x+1)]

         1
      =──────
       x(x+1)

    したがって、左辺=右辺

(2)n=pのとき成り立つと仮定して、
    p
    Σ[pCk][(-1\()^{k}\)]/[k+x] = p!/[x(x+1)…(x+p)]
    k=0

   n=p+1のとき
       p+1
    左辺=Σ [p+1Ck][(-1\()^{k}\)]/[k+x]
       k=0

       p+1  (p+1)!
      =Σ ───────────[(-1\()^{k}\)]/[k+x]
       k=0 k!(p+1-k)!

       p    (p+1)・p!
      =Σ ─────────────────[(-1\()^{k}\)]/[k+x]+(-1)p+1 /(p+1+x)
       k=0 (p+1-k)・k!(p-k)!

       p   (p+1)
      =Σ ───────・pCk・[(-1\()^{k}\)]/[k+x]+(-1)p+1 /(p+1+x)
       k=0 (p+1-k)

※こっから先に進まない。誰かアドバイスを!!
 d3さんからアドバイスを頂きました。助かりました。感謝!!

お便り
日付 2001/6/16
回答者 d3


まず,n=1 では成り立っています.
 次にn≧1 で成り立っているとします.すなわち,
n
Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]/[k+x] = n!/[x(x+1)…(x+n)] ・・・#
k=0
 が成り立つとします.
 ここで,
n+1Ck = nCk + nCk-1 です. いま,nCn+1= nC-1=0 として,
n+1
Σ[n+1Ck][(-1\()^{k}\)]/[k+x]
k=0
n+1
= Σ{[nCk]+[nCk-1]}[(-1\()^{k}\)]/[k+x]
k=0
n+1 n+1
= Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]/[k+x] + Σ[nCk-1][(-1\()^{k}\)]/[k+x]
k=0 k=0
n n
= Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]/[k+x] + Σ[nCk][(-1)^(m+1)]/[m+1+x]
k=0 m=0
(nCn+1= nC-1=0で,m=k-1 としました)
n n
= Σ[nCk][(-1\()^{k}\)]/[k+x] -Σ[nCk][(-1\()^{m}\)]/[m+(1+x)]
k=0 m=0
= n!/[x(x+1)…(x+n)] - n!/[(x+1)…(x+n)(x+n+1)]
(#から,後ろは,m とx は関係ないので,)
= n!/[(x+1)…(x+n)]{\(\frac{1}{x}\)-1/(x+n+1)}
= n!/[(x+1)…(x+n)]{(n+1)/x(x+n+1)}
= (n+1)!/[x(x+1)…(x+n)(x+n+1)]
 これは,n+1 のときも成り立っているコトを示しています.
 コレでよろしいのでは?