質問<488>2001/5/24
from=肉丸
「二項定理の応用?」


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2001/5/25
from=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2001/6/16
from=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)]{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?