透過 MCP 連接 →

輸入計算

當「顯示模式」設為「整列展開」時使用,會產生第 0 列到此數值的所有列。

數學公式

數學公式: 巴斯卡三角形計算器
Show calculation steps (1)
  1. Triangle recurrence

    Triangle recurrence: 巴斯卡三角形計算器

    Build the triangle by adding the two entries above; edges are 1.

廣告

結果

Answer — C(4, 2)
6
二項式係數
列 (n) 4
行 (k) 2
第 n 列總和 (2^n) 16

什麼是巴斯卡三角形?

巴斯卡三角形(Pascal's Triangle)是一個由數字排成的三角形陣列,其中每一個數字都等於它正上方兩個數字的總和。三角形的兩側邊緣全部是 1,內部的數字則由此逐漸累加長出來。每一個項都對應一個二項式係數,寫成 \(C(n, k)\),也就是「從 n 個中選 k 個」,用來計算從 n 個元素中取出 k 個的組合方式總數。這個三角形採用從 0 開始的索引:最頂端是第 0 列 = {1},第 1 列 = {1, 1},第 2 列 = {1, 2, 1},依此類推。

展示前幾列的巴斯卡三角形,每個數都由上方兩個數相加得到
巴斯卡三角形中的每個數都是它正上方兩個數之和。

如何使用這個計算器

請先在 顯示模式 中選擇模式。選 單一數值 可計算單一項:輸入列索引 n 與行索引 k(兩者皆從 0 開始,且 k 介於 0 與 n 之間)。選 整列展開 則會產生完整的三角形,並請輸入 列數——工具會印出從第 0 列一直到該數值的每一列,並一併顯示每一列的總和。

公式詳解

封閉式公式為 $$C(n,k) = \binom{n}{k} = \dfrac{n!}{k!\,(n-k)!}$$ 為了避免階乘數值過於龐大,本計算器改用乘法形式 \(C(n,k) = \prod_{i=1}^{k} \dfrac{n-k+i}{i}\),並利用對稱性 \(C(n,k) = C(n,n-k)\),在 k 與 n-k 之間取較小者來迴圈運算。至於三角形本身,則是透過遞迴式 $$a(n,k) = a(n-1,k-1) + a(n-1,k),\quad a(n,0)=a(n,n)=1$$ 建構而成,整個過程只需要加法。

Advertisement
將三角形中的數與二項式係數 C(n,k) 關聯的示意圖,標註列號 n 和位置 k
第 n 列第 k 個位置的數等於二項式係數 \(C(n,k)\)。

範例演算

以 n = 4、k = 2 為例:$$C(4,2) = \dfrac{4!}{2!\cdot 2!} = \dfrac{24}{4} = 6$$ 這正好對應到三角形第 4 列 {1, 4, 6, 4, 1} 中的第三個數字。而第 4 列的總和為 \(2^4 = 16\)。

Advertisement

應用場景

二項式展開:\((x + y)^n\) 的各項係數,恰好就是第 n 列。例如 $$(x + y)^4 = x^4 + 4x^3y + 6x^2y^2 + 4xy^3 + y^4$$ 組合計算:\(C(n,k)\) 代表從 n 個物件中選出 k 個的方法總數。機率:在每種結果機率均等的二元情境下,第 n 列的總和為 \(2^n\) 種可能結果,而 \(C(n,k)/2^n\) 就是恰好出現 k 次成功的機率——例如「擲 3 次硬幣恰好出現 1 次正面」的機率為 $$P = \dfrac{C(3,1)}{2^3} = \dfrac{3}{8} = 37.5\%$$

常見問題

三角形是從 0 開始索引的嗎?是的。列 n 與行 k 都從 0 起算,所以最頂端那個單獨的 1 就是第 0 列、第 0 行。

如果 k 大於 n 會怎樣?該點落在三角形範圍之外,因此數值為 0,計算器也會標示一段提示說明。

為什麼每一列的總和都是 2 的次方?因為將所有 \(C(n,k)\)(k = 0..n)相加,結果等於 \(2^n\),這同時也是一個含 n 個元素的集合所擁有的子集合總數。

最後更新: