$(4x - 3y)^5$ の展開式における $xy^4$ の項の係数を求める問題です。

代数学二項定理展開係数
2025/5/8

1. 問題の内容

(4x3y)5(4x - 3y)^5 の展開式における xy4xy^4 の項の係数を求める問題です。

2. 解き方の手順

二項定理を用いて展開式を考えます。二項定理より、
(a+b)n=k=0nnCkankbk(a+b)^n = \sum_{k=0}^{n} {}_n C_k a^{n-k} b^k
この問題の場合、a=4xa = 4x, b=3yb = -3y, n=5n = 5 です。xy4xy^4の項を探すということは、xxの指数が1、yyの指数が4となるような項を探します。
(4x3y)5=k=055Ck(4x)5k(3y)k(4x - 3y)^5 = \sum_{k=0}^{5} {}_5 C_k (4x)^{5-k} (-3y)^k
x1y4x^1 y^4 の形にするためには、5k=15-k = 1 かつ k=4k = 4 となれば良いので、k=4k = 4 の場合を考えます。
5C4(4x)54(3y)4=5C4(4x)1(3y)4{}_5 C_4 (4x)^{5-4} (-3y)^4 = {}_5 C_4 (4x)^1 (-3y)^4
5C4=5!4!(54)!=5!4!1!=5×4×3×2×1(4×3×2×1)(1)=5{}_5 C_4 = \frac{5!}{4!(5-4)!} = \frac{5!}{4!1!} = \frac{5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1}{(4 \times 3 \times 2 \times 1)(1)} = 5
したがって、xy4xy^4の項は、
5×(4x)×(3y)4=5×4x×81y4=20x×81y4=1620xy45 \times (4x) \times (-3y)^4 = 5 \times 4x \times 81y^4 = 20x \times 81y^4 = 1620xy^4
よって、xy4xy^4 の係数は 16201620 となります。

3. 最終的な答え

1620

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