与えられた式 $(x + \frac{2}{x})^4$ の展開式における、$x^2$ の項の係数を求める問題です。

代数学二項定理展開係数
2025/7/19

1. 問題の内容

与えられた式 (x+2x)4(x + \frac{2}{x})^4 の展開式における、x2x^2 の項の係数を求める問題です。

2. 解き方の手順

二項定理を用いて、(x+2x)4(x + \frac{2}{x})^4 の展開式における一般項を求めます。
一般項は、
4Crx4r(2x)r=4Crx4r2rxr=4Cr2rx42r_{4}C_{r} x^{4-r} (\frac{2}{x})^r = {}_{4}C_{r} x^{4-r} 2^r x^{-r} = {}_{4}C_{r} 2^r x^{4-2r}
となります。
x2x^2の項の係数を求めたいので、x42r=x2x^{4-2r} = x^2 となる rr を探します。
42r=24 - 2r = 2 より、2r=22r = 2 となり、r=1r=1 が得られます。
したがって、x2x^2の項は
4C121x42(1)=42x2=8x2{}_{4}C_{1} 2^1 x^{4-2(1)} = 4 \cdot 2 \cdot x^2 = 8x^2
となります。
よって、x2x^2 の項の係数は 8 です。

3. 最終的な答え

8

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