問題は、二項定理を用いて、$(a-2b)^6$の展開式における$a^5b$と$a^2b^4$の項の係数、および$(x^2-\frac{2}{x})^6$の展開式における$x^6$の項の係数と定数項を求める問題です。

代数学二項定理展開係数
2025/8/15

1. 問題の内容

問題は、二項定理を用いて、(a2b)6(a-2b)^6の展開式におけるa5ba^5ba2b4a^2b^4の項の係数、および(x22x)6(x^2-\frac{2}{x})^6の展開式におけるx6x^6の項の係数と定数項を求める問題です。

2. 解き方の手順

(1) (a2b)6(a-2b)^6の展開
二項定理より、一般項は6Cra6r(2b)r{}_6 C_r a^{6-r} (-2b)^rとなります。
* a5ba^5bの項の係数:
a6rbr=a5ba^{6-r} b^r = a^5 bとなるのはr=1r=1のときです。このときの項は、
6C1a5(2b)1=6a5(2b)=12a5b{}_6 C_1 a^5 (-2b)^1 = 6 \cdot a^5 \cdot (-2b) = -12 a^5 b
よって、a5ba^5bの係数は-12です。
* a2b4a^2b^4の項の係数:
a6rbr=a2b4a^{6-r} b^r = a^2 b^4となるのはr=4r=4のときです。このときの項は、
6C4a2(2b)4=15a2(16b4)=240a2b4{}_6 C_4 a^2 (-2b)^4 = 15 \cdot a^2 \cdot (16b^4) = 240 a^2 b^4
よって、a2b4a^2b^4の係数は240です。
(2) (x22x)6(x^2-\frac{2}{x})^6の展開
二項定理より、一般項は6Cr(x2)6r(2x)r=6Crx122r(2)rxr=6Cr(2)rx123r{}_6 C_r (x^2)^{6-r} (-\frac{2}{x})^r = {}_6 C_r x^{12-2r} (-2)^r x^{-r} = {}_6 C_r (-2)^r x^{12-3r}となります。
* x6x^6の項の係数:
x123r=x6x^{12-3r} = x^6となるのは、123r=612-3r=6、つまり3r=63r=6r=2r=2のときです。このときの項は、
6C2(2)2x6=154x6=60x6{}_6 C_2 (-2)^2 x^6 = 15 \cdot 4 \cdot x^6 = 60 x^6
よって、x6x^6の係数は60です。
* 定数項:
x123r=x0x^{12-3r} = x^0となるのは、123r=012-3r=0、つまり3r=123r=12r=4r=4のときです。このときの項は、
6C4(2)4=1516=240{}_6 C_4 (-2)^4 = 15 \cdot 16 = 240
よって、定数項は240です。

3. 最終的な答え

a5ba^5bの項の係数は -12
a2b4a^2b^4の項の係数は 240
x6x^6の項の係数は 60
定数項は 240

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