$(a + \frac{b}{2} + 3c)^8$ の展開式における $a^3b^3c^2$ の項の係数を求める問題です。

代数学多項定理二項展開係数
2025/6/23

1. 問題の内容

(a+b2+3c)8(a + \frac{b}{2} + 3c)^8 の展開式における a3b3c2a^3b^3c^2 の項の係数を求める問題です。

2. 解き方の手順

多項定理を利用します。
(x1+x2+...+xm)n(x_1 + x_2 + ... + x_m)^n の展開式における x1n1x2n2...xmnmx_1^{n_1}x_2^{n_2}...x_m^{n_m} の項の係数は n!n1!n2!...nm!\frac{n!}{n_1!n_2!...n_m!} です。ただし、n1+n2+...+nm=nn_1 + n_2 + ... + n_m = nです。
この問題の場合、x1=a,x2=b2,x3=3c,n=8,n1=3,n2=3,n3=2x_1 = a, x_2 = \frac{b}{2}, x_3 = 3c, n = 8, n_1 = 3, n_2 = 3, n_3 = 2 となります。
a3(b2)3(3c)2a^3 (\frac{b}{2})^3 (3c)^2 の係数を計算します。
まず、多項定理の公式から、係数は
8!3!3!2! \frac{8!}{3!3!2!}
です。
次に、(b2)3 (\frac{b}{2})^3 の係数は 123=18\frac{1}{2^3} = \frac{1}{8} であり、(3c)2 (3c)^2 の係数は 32=93^2 = 9 です。
よって、a3b3c2a^3b^3c^2 の項の係数は、
8!3!3!2!×18×9=8×7×6×5×4×3×2×1(6×6×2)×18×9=560×98=70×9=630×4=630×98=70×9 \frac{8!}{3!3!2!} \times \frac{1}{8} \times 9 = \frac{8 \times 7 \times 6 \times 5 \times 4 \times 3 \times 2 \times 1}{(6 \times 6 \times 2)} \times \frac{1}{8} \times 9 = 560 \times \frac{9}{8} = 70 \times 9 = 630 \times 4 = 630 \times \frac{9}{8} =70 \times 9
8!3!3!2!×(12)3×(3)2=8765432121189=560189=709=630 \frac{8!}{3!3!2!} \times (\frac{1}{2})^3 \times (3)^2 = \frac{8 \cdot 7 \cdot 6 \cdot 5 \cdot 4}{3 \cdot 2 \cdot 1 \cdot 2 \cdot 1} \cdot \frac{1}{8} \cdot 9 = 560 \cdot \frac{1}{8} \cdot 9 = 70 \cdot 9 = 630

3. 最終的な答え

630

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