問題は、与えられた式 $E$ を計算することです。式は、二重の和の形で与えられており、二項係数を含んでいます。 $E = \sum_{m=0}^{n} 3^m \cdot {}_nC_m \left(\frac{2}{3}\right)^m \left(\frac{1}{3}\right)^{n-m} = \sum_{m=0}^{n} {}_nC_m \left(\frac{6}{3}\right)^m \left(\frac{1}{3}\right)^{n-m}$

代数学二項定理組み合わせ数列指数
2025/5/17

1. 問題の内容

問題は、与えられた式 EE を計算することです。式は、二重の和の形で与えられており、二項係数を含んでいます。
E=m=0n3mnCm(23)m(13)nm=m=0nnCm(63)m(13)nmE = \sum_{m=0}^{n} 3^m \cdot {}_nC_m \left(\frac{2}{3}\right)^m \left(\frac{1}{3}\right)^{n-m} = \sum_{m=0}^{n} {}_nC_m \left(\frac{6}{3}\right)^m \left(\frac{1}{3}\right)^{n-m}

2. 解き方の手順

与えられた式は二項定理の形に似ています。二項定理は次のように表されます。
(x+y)n=m=0nnCmxmynm(x+y)^n = \sum_{m=0}^{n} {}_nC_m x^m y^{n-m}
与えられた式を二項定理と比較すると、x=63=2x = \frac{6}{3} = 2 および y=13y = \frac{1}{3} であることがわかります。したがって、与えられた式は次のように書き換えることができます。
E=m=0nnCm(63)m(13)nm=(63+13)n=(73)nE = \sum_{m=0}^{n} {}_nC_m \left(\frac{6}{3}\right)^m \left(\frac{1}{3}\right)^{n-m} = \left(\frac{6}{3} + \frac{1}{3}\right)^n = \left(\frac{7}{3}\right)^n

3. 最終的な答え

したがって、最終的な答えは
(73)n\left(\frac{7}{3}\right)^n

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