帕斯卡法则

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帕斯卡法则是组合数学上的一个关于二项式系数的恒等式。它说明对于正整数$n$,$k$（$k\leq n$），

${n-1 \choose k}+{n-1 \choose k-1}={n \choose k}$。

组合数学上的意义和证明

${n \choose k}$表示在有$n$个元素的集内，有$k$个元素的子集的数目。其实这些子集之中，可分为包含第一个元素的和不含第一个元素的。包含第一个元素的子集有${n-1 \choose k-1}$个，不含的有${n-1 \choose k}$个。

代数证明

${n-1 \choose k}+{n-1 \choose k-1}={n \choose k}$

重写左边为

${\begin{aligned}&{}{\frac {(n-1)!}{k!(n-k-1)!}}+{\frac {(n-1)!}{(k-1)!(n-k)!}}\\&={\frac {(n-k)(n-1)!}{(n-k-1)!k!(n-k)}}+{\frac {k(n-1)!}{k(k-1)!(n-k)!}}\\&={\frac {(n-k)(n-1)!+k(n-1)!}{k!(n-k)!}}\\&={\frac {(n-1)!\times [(n-k)+k]}{k!(n-k)!}}\\&={\frac {(n-1)!\times n}{k!(n-k)!}}\\&={\frac {n!}{k!(n-k)!}}\\&={n \choose k}\end{aligned}}$

推广

设$n,k_{1},k_{2},k_{3},\dots ,k_{p},p\in \mathbb {N} ^{*}\,\!$及$n=k_{1}+k_{2}+k_{3}+\cdots +k_{p}\,\!$。那么：

${\begin{aligned}&{}\quad {n-1 \choose k_{1}-1,k_{2},k_{3},\dots ,k_{p}}+{n-1 \choose k_{1},k_{2}-1,k_{3},\dots ,k_{p}}+\cdots +{n-1 \choose k_{1},k_{2},k_{3},\dots ,k_{p}-1}\\&={\frac {(n-1)!}{(k_{1}-1)!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}+{\frac {(n-1)!}{k_{1}!(k_{2}-1)!k_{3}!\cdots k_{p}!}}+\cdots +{\frac {(n-1)!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots (k_{p}-1)!}}\\&={\frac {k_{1}(n-1)!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}+{\frac {k_{2}(n-1)!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}+\cdots +{\frac {k_{p}(n-1)!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}\\&={\frac {(k_{1}+k_{2}+\cdots +k_{p})(n-1)!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}\\&={\frac {n(n-1)!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}\\&={\frac {n!}{k_{1}!k_{2}!k_{3}!\cdots k_{p}!}}\\&={n \choose k_{1},k_{2},k_{3},\dots ,k_{p}}\end{aligned}}$

参见

• 杨辉三角形