$(4x^3 - 3x^2 + 1)^5$ の展開式における定数項を求める問題です。

代数学多項定理展開定数項
2025/3/30

1. 問題の内容

(4x33x2+1)5(4x^3 - 3x^2 + 1)^5 の展開式における定数項を求める問題です。

2. 解き方の手順

多項定理を用いて (4x33x2+1)5(4x^3 - 3x^2 + 1)^5 を展開します。
(4x33x2+1)5(4x^3 - 3x^2 + 1)^5 の展開式は、一般に以下の形で表されます。
5!p!q!r!(4x3)p(3x2)q(1)r\frac{5!}{p!q!r!} (4x^3)^p (-3x^2)^q (1)^r
ここで、 p,q,rp, q, r は非負整数であり、p+q+r=5p + q + r = 5 を満たします。
定数項となるためには、 xx の指数が 0 でなければなりません。
つまり、3p+2q=03p + 2q = 0 となる必要があります。
p,qp, q は非負整数なので、3p+2q=03p + 2q = 0 を満たすのは、p=0p = 0 かつ q=0q = 0 の場合のみです。
したがって、p=0,q=0p = 0, q = 0 のとき、r=5r = 5 となります。
このとき、展開式の項は
5!0!0!5!(4x3)0(3x2)0(1)5=5!11120111=1\frac{5!}{0!0!5!} (4x^3)^0 (-3x^2)^0 (1)^5 = \frac{5!}{1 \cdot 1 \cdot 120} \cdot 1 \cdot 1 \cdot 1 = 1
したがって、定数項は 1 です。
(4x33x2+1)5(4x^3 - 3x^2 + 1)^5の展開における一般項は
5!p!q!r!(4x3)p(3x2)q(1)r\frac{5!}{p!q!r!} (4x^3)^p(-3x^2)^q(1)^r
ここで、p+q+r=5p+q+r=5を満たす非負整数p,q,rp,q,rです。定数項を求めるので、
3p+2q=03p+2q=0
p,qp,qは非負整数なので、p=0,q=0p=0, q=0が必要となります。
よって、r=5r=5となります。
したがって、定数項は
5!0!0!5!(4x3)0(3x2)0(1)5=5!11120(1)(1)(1)=1\frac{5!}{0!0!5!}(4x^3)^0(-3x^2)^0(1)^5 = \frac{5!}{1\cdot 1\cdot 120}(1)(1)(1) = 1

3. 最終的な答え

1

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