帕斯卡三角形計算器:產生二項式係數
產生帕斯卡三角形的各行,計算單一二項式係數,並探索組合規律——可選擇行數與顯示格式。
輸入要產生的行數(1–20),也可指定某一行進行醒目標示。可選擇三角形或線性顯示格式。
帕斯卡三角形計算器:產生二項式係數
產生帕斯卡三角形的各行,計算單一二項式係數,並探索組合規律——可選擇行數與顯示格式。
請輸入 1 到 20 之間的正整數
留白則產生上方指定行數範圍內的所有行
關於帕斯卡三角形計算器
帕斯卡三角形是數學中最著名的結構之一。它是一個三角形數陣,其中每個數都等於前一行正上方兩個數之和。三角形以頂端的一個 1(第 0 行)開始,之後每一行都由相鄰兩數相加構成。第 1 行是 [1, 1];第 2 行是 [1, 2, 1];第 3 行是 [1, 3, 3, 1];第 4 行是 [1, 4, 6, 4, 1],依此類推。
三角形中的每一項都是二項式係數,記作 C(n, k) 或「n 選 k」,定義為 n! / (k! × (n−k)!)。第 n 行第 k 個位置(從 0 開始計數)的數等於 C(n, k)——也就是從 n 個元素中選出 k 個而不考慮順序的方法數。這種與組合學的連結,使帕斯卡三角形成為組合計數的精簡查表工具,也是機率論中的基礎工具。
在代數中,二項式定理指出 (a + b)ⁿ = Σ C(n,k) aⁿ⁻ᵏ bᵏ(k 從 0 到 n)。這個展開式的係數正是帕斯卡三角形第 n 行中的各項。展開 (x + 1)⁵ 會得到係數 1、5、10、10、5、1——正好是第 5 行。這使帕斯卡三角形成為多項式展開和計算二項分配機率時不可或缺的捷徑。
這個三角形還隱藏著大量驚人的規律。淺對角線相加會得到費波那契數列。各行還能給出 11 的次方:第 0 行是 1,第 1 行是 11,第 2 行是 121,第 3 行是 1331,第 4 行是 14641。曲棍球棒恆等式說明,一條對角線上的數之和等於該對角線末端下方一格的數。把奇數和偶數項分別著色,會得到稱為謝爾賓斯基三角形的分形圖案。
除了純數學之外,帕斯卡三角形還出現在機率論(二項分配和負二項分配)、組合學(格點路徑、子集、可重複組合)、數論(質數行中非邊緣項都可被行號整除)、電腦科學(組合的動態規劃演算法)以及金融數學(二項式選擇權定價模型)中。這個計算器可讓你立即產生最多 20 行,醒目標示任意指定行,並在三角形和線性顯示之間切換,讓你依需要的細節層級研究其結構。
帕斯卡三角形範例
展示行產生、指定行與二項式係數查找的常見情境。
| 輸入 | 輸出 / 行值 | 應用 |
|---|---|---|
| 前 5 行,三角形格式 | [1] [1,1] [1,2,1] [1,3,3,1] [1,4,6,4,1] | 每一行 n 都包含從 C(n,0) 到 C(n,n) 的二項式係數。 |
| 僅第 4 行(線性格式) | 1, 4, 6, 4, 1 | 這些是 (a+b)⁴ = a⁴ + 4a³b + 6a²b² + 4ab³ + b⁴ 的係數。 |
| 前 8 行,三角形格式 | 第 0–7 行以三角形顯示 | 第 n 行各項之和等於 2ⁿ。第 7 行之和為 128 = 2⁷。 |
| 第 6 行及計算 | 1, 6, 15, 20, 15, 6, 1 | C(6,3)=20 代表從 6 個項目中選 3 個的方法數,常用於機率與組合。 |
如何使用帕斯卡三角形計算器
- 在「行數」欄位中輸入要產生的行數(1 到 20 之間)。
- 可選地在「指定行」欄位中輸入行號,只醒目標示該行的係數。
- 選擇顯示格式:三角形顯示經典金字塔布局;線性顯示將單一行的係數平鋪列出。
- 點選「產生三角形」。計算器會建立三角形並顯示所有行及其係數。
- 點選「重設計算器」以清空所有欄位並開始新的計算。
帕斯卡三角形常見問題
什麼是帕斯卡三角形?
帕斯卡三角形是一個三角形數陣,其中每個數都等於正上方的兩個數之和。各項都是二項式係數 C(n, k),因此它既是組合數的精簡查表工具,也是二項式展開係數的來源。
如何在帕斯卡三角形中找到 C(n, k)?
先找到第 n 行(從頂端的第 0 行開始計數),再選擇位置 k 的數(從左側的 0 開始計數)。例如,C(5, 2) = 10,就是第 5 行中的第三個數。計算器會醒目標示任意指定行,方便你一眼讀出單一二項式係數。
帕斯卡三角形中的對角線有什麼規律?
第一條對角線(全是 1)列出計數數列。第二條對角線列出自然數 1、2、3、4、……。第三條對角線列出三角數 1、3、6、10、……。每條對角線都是前一條對角線的前綴和,而費波那契數會出現在較淺的對角線上。
帕斯卡三角形如何用於機率?
對於 n 次試驗、成功機率為 p 的二項實驗,恰好成功 k 次的機率是 C(n,k) × pᵏ × (1−p)ⁿ⁻ᵏ。C(n,k) 因子直接來自帕斯卡三角形。它也用來計算格點網格中的路徑數,因此在隨機漫步和賭徒破產問題中很有用。
為什麼第 n 行的和等於 2ⁿ?
因為 C(n,0) + C(n,1) + … + C(n,n) = 2ⁿ。每一項都在計數 n 元集合中某一特定大小的子集,而任意集合的子集總數就是 2ⁿ。在二項式定理中,將 (a + b)ⁿ 裡的 a 和 b 都設為 1,就可直接得到 2ⁿ。
帕斯卡三角形與謝爾賓斯基三角形有什麼關係?
如果把帕斯卡三角形中的每個奇數項塗成一種顏色、每個偶數項塗成另一種顏色,隨著行數增加,得到的圖案會逐漸收斂為謝爾賓斯基分形三角形。這是因為 C(n,k) 只有在二進位下 k 是 n 的位元子集時才為奇數——這個規律正好複製了謝爾賓斯基三角形的自相似結構。