Lewati ke konten utama

Subbab 8.4 Sebuah Penerapan Teorema Binomial

Dalam bagian ini, kita melihat bagaimana Teorema Binomial Newton dapat digunakan untuk menurunkan sebuah identitas berguna lainnya. Kita mulai dengan membuktikan rumus rekursif untuk \(P(p,k)\) yang berbeda dari rumus dalam definisinya.

Bukti.

Ketika \(k=0\text{,}\) kedua ruas bernilai \(p\text{.}\) Sekarang anggap pernyataan tersebut benar ketika \(k=m\) untuk suatu bilangan bulat tak negatif \(m\text{.}\) Maka
\begin{align*} P(p,m+2)\amp =pP(p-1,m+1)\\ \amp = p[P(p-1,m)(p-1-m)]\\ \amp =[pP(p-1,m)](p-1-m)\\ \amp =P(p,m+1)[p-(m+1)]. \end{align*}
Tujuan kita dalam bagian ini adalah menerapkan Teorema Binomial Newton dengan eksponen \(p=-1/2\text{.}\) Agar penerapan ini berguna, kita memerlukan ekspresi yang disederhanakan untuk \(C(-1/2,k)\text{,}\) yang diberikan oleh lema berikut.

Bukti.

Kita menggunakan induksi pada \(k\text{.}\) Kedua ruas menyederhana menjadi \(1\) ketika \(k=0\text{.}\) Sekarang anggap pernyataan tersebut benar ketika \(k=m\) untuk suatu bilangan bulat tak negatif \(m\text{.}\) Maka
\begin{align*} \binom{-1/2}{m+1} \amp =\frac{P(-1/2,m+1)}{(m+1)!} =\frac{P(-1/2,m)(-1/2-m)}{(m+1)m!}\\ \amp =\frac{-1/2-m}{m+1}\binom{-1/2}{m} =(-1)\frac{2m+1}{2(m+1)}(-1)^m\frac{\binom{2m}{m}}{2^{2m}}\\ \amp =(-1)^{m+1}\frac{1}{2^{2m}} \frac{(2m+2)(2m+1)}{(2m+2)2(m+1)}\binom{2m}{m}= (-1)^{m+1}\frac{\binom{2m+2}{m+1}}{2^{2m+2}}. \end{align*}

Bukti.

Berdasarkan Teorema Binomial Newton dan Lema 8.12, kita mengetahui bahwa
\begin{align*} (1-4x)^{-1/2}\amp =\sum_{n=0}^\infty\binom{-1/2}{n}(-4x)^n\\ \amp =\sum_{n=0}^\infty(-1)^n2^{2n}\binom{-1/2}{n}x^n\\ \amp =\sum_{n=0}^\infty \binom{2n}{n}x^n. \end{align*}
Kita akan kembali menggunakan fungsi pembangkit ini dalam Subbab 9.7, tempat fungsi tersebut berperan dalam suatu masalah pencacahan yang tampak baru, tetapi sebenarnya merupakan masalah yang telah kita pelajari dalam bentuk tersamar.
Dengan mengingat kembali Proposisi 8.3 tentang koefisien dalam hasil kali dua fungsi pembangkit, kita dapat menurunkan akibat berikut dari Teorema 8.13 dengan menguadratkan fungsi \(f(x) = (1-4x)^{-1/2}\text{.}\)