Question

楊輝是中國南宋末年的一位杰出的數學家、數學教育家、楊輝三角是楊輝的一大重要研究成果，它的許多性質與組合數的性質有關，楊輝三角中蘊藏了許多優美的規律．如圖是一個11階楊輝三角：
（1）求第20行中從左到右的第4個數；
（2）若第n行中從左到右第14與第15個數的比為

2

3

，求n的值；
（3）求n階（包括0階）楊輝三角的所有數的和；
（4）在第3斜列中，前5個數依次為1，3，6，10，15；第4斜列中，第5個數為35．顯然，1+3+6+10+15=35．事實上，一般地有這樣的結論：第m斜列中（從右上到左下）前k個數之和，一定等于第m+1斜列中第k個數．試用含有m、k（m，k∈N×）的數學公式表示上述結論，并給予證明．

第0行												1	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	第1斜列
第1行											1		1	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	第2斜列
第2行										1		2		1	…	…	…	…	…	…	…	…	…	…	第3斜列
第3行									1		3		3		1	…	…	…	…	…	…	…	…	…	第4斜列
第4行								1		4		6		4		1	…	…	…	…	…	…	…	…	第5斜列
第5行							1		5		10		10		5		1	…	…	…	…	…	…	…	第6斜列
第6行						1		6		15		20		15		6		1	…	…	…	…	…	…	第7斜列
第7行					1		7		21		35		35		21		7		1	…	…	…	…	…	第8斜列
第8行				1		8		28		56		70		56		28		8		1	…	…	…	…	第9斜列
第9行			1		9		36		84		126		126		84		36		9		1	…	…	…	第10斜列
第10行		1		10		45		120		210		252		210		120		45		10		1	…	…	第11斜列
第11行	1		11		55		165		330		462		462		330		165		55		11		1	…	第12斜列
										11階楊輝三角

Answer 1

分析：（1）據第20行各個數是（a+b）²⁰的展開式的二項式系數
（2）據楊輝三角中第n行中的各個數是（a+b）ⁿ的展開式的二項式系數，列出方程解得．
（3）據各行的所有數和是各個二項式的二項式系數和，（a+b）ⁿ的二項式系數和為2ⁿ得解．
（4）利用二項式系數的性質C_n^m-1+C_n^m=C_n+1^m證明．

解答：解：（1）C₂₀³=1140
（2）由

C 13 n

C 14 n

=

2

3

，即

14

n-13

=

2

3

，解得n=34
（3）1+2+2²+…+2ⁿ=2ⁿ⁺¹-1
（4）C_m-1^m-1+C_m^m-1+…+C_m+k-2^m-1=C_m+k-1^m
證明：左式=C_m-1^m-1+C_m^m-1+…+C_m+k-2^m-1
=C_m^m+C_m^m-1+…+C_m+k-2^m-1
C_m+1^m+C_m+1^m-1+…+C_m+k-2^m-1
=…=C_m+k-2^m+C_m+k-2^m-1=右式

點評：本題考查二項式系數、二項式系數和公式、二項式系數性質等．