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杨辉三角的算法

发布时间: 2022-10-03 05:26:39

‘壹’ 杨辉三角怎么解

杨辉三角是一个由数字排列成的三角形数表,一般形式如下:

1

1 1

1 2 1

1 3 3 1

1 4 6 4 1

1 5 10 10 5 1

1 6 15 20 15 6 1

1 7 21 35 35 21 7 1

… … … … …

杨辉三角最本质的特征是,它的两条斜边都是由数字1组成的,而其余的数则是等于它肩上的两个数之和。其实,中国古代数学家在数学的许多重要领域中处于遥遥领先的地位。中国古代数学史曾经有自己光辉灿烂的篇章,而杨辉三角的发现就是十分精彩的一页。杨辉,字谦光,北宋时期杭州人。在他1261年所着的《详解九章算法》一书中,辑录了如上所示的三角形数表,称之为“开方作法本源”图。而这样一个三角在我们的奥数竞赛中也是经常用到,最简单的就是叫你找规律。现在要求我们用编程的方法输出这样的数表。

同时 这也是多项式(a+b)^n 打开括号后的各个项的二次项系数的规律 即为

0 (a+b)^0 (0 nCr 0)

1 (a+b)^1 (1 nCr 0) (1 nCr 1)

2 (a+b)^2 (2 nCr 0) (2 nCr 1) (2 nCr 2)

3 (a+b)^3 (3 nCr 0) (3 nCr 1) (3 nCr 2) (3 nCr 3)

. ... ... ... ... ...

因此 杨辉三角第x层第y项直接就是 (y nCr x)

我们也不难得到 第x层的所有项的总和 为 2^x (即(a+b)^x中a,b都为1的时候)

[ 上述y^x 指 y的 x次方;(a nCr b) 指 组合数]

其实,中国古代数学家在数学的许多重要领域中处于遥遥领先的地位。中国古代数学史曾经有自己光辉灿烂的篇章,而杨辉三角的发现就是十分精彩的一页。

杨辉,字谦光,北宋时期杭州人。在他1261年所着的《详解九章算法》一书中,辑录了如上所示的三角形数表,称之为“开方作法本源”图。

而这样一个三角在我们的奥数竞赛中也是经常用到,最简单的就是叫你找规律。具体的用法我们会在教学内容中讲授。

在国外,这也叫做"帕斯卡三角形".

‘贰’ 杨辉三角的规律

杨辉三角,又称贾宪三角形,帕斯卡三角形,是二项式系数在三角形中的一种几何排列。以下为 n = 5 的杨辉三角。

1行 1
2行 1 1
3行 1 2 1
4行 1 3 3 1
5行 1 4 6 4 1

性质
1、每个数等于它上方两数之和。
2、每行 数字左右对称,由1开始逐渐变大。
3、第n行的数字有n项。
4、第n行数字和为2 n-1。
5、第n行的第m个数和第n-m+1个数相等,即C(n-1,m-1)=C(n-1,n-m)( 组合数性质
之一) [1]
6、每个数字等于上一行的左右两个数字之和。可用此性质写出整个杨辉三角。即第n+1行的第i个数等于第n行的第i-1个数和第i个数之和,这也是组合数的性质之一。即 。 [2]
7、第n行的m个数可表示为C(n-1,m-1)(n-1下标,m-1上标),即为从n-1个不同 元素中取m-1个元素的组合数。
组合数计算方法:C(n,m)=n!/[m!(n-m)!]
8、(a+b)^n的展开式中的各项 系数 依次对应杨辉三角的第(n+1)行中的每一项。 [3]
9、将第2n+1行第1个数,跟第2n+2行第3个数、第2n+3行第5个数……连成一线,这些数的和是第4n+1个 斐波那契数;将第2n行第2个数(n>1),跟第2n-1行第4个数、第2n-2行第6个数……这些数之和是第4n-2个 斐波那契数。
10、将各行数字相排列,可得11的n-1(n为行数)次方:1=11^0; 11=11^1; 121=11^2……;细心的人可能会发现当n≥5时会不符合这一条性质,其实是这样的:把第n行的最右面的数字"1"放在个位,然后把左面的一个数字的个位对齐到十位... ...,以此类推,把空位用“0”补齐,然后把所有的数加起来,得到的数正好是11的n-1次方。以n=11为例,第十一行的数为:1,10,45,120,210,252,210,120,45,10,1;

C语言代码实现打印输出
网上很多都是利用二维数组实现,对于 n 很小的情况下,当然可以,但对于n比较大的时候,二维数组就比较消耗内存了,以下方法直接利用第7条性质,直接计算输出杨辉三角,代码如下所示。

#include<stdio.h>

void print_yanghui_triangle(int n)
{
<span style="white-space:pre"> </span>int i, j, k, s;
<span style="white-space:pre"> </span>for(i = 1; i <= n; i++)
<span style="white-space:pre"> </span>{
<span style="white-space:pre"> </span>for(j = 1; j <= i; j++)
<span style="white-space:pre"> </span>{
<span style="white-space:pre"> </span>s = 1;
<span style="white-space:pre"> </span>k = 1;
<span style="white-space:pre"> </span>//计算第 i 行的第 j 个数
<span style="white-space:pre"> </span>for(k = 1; k < j; k ++)
<span style="white-space:pre"> </span>{
<span style="white-space:pre"> </span>s = s * (i - k)/k;
<span style="white-space:pre"> </span>}
<span style="white-space:pre"> </span>printf("%2d\t", s);
<span style="white-space:pre"> </span>}
<span style="white-space:pre"> </span>printf("\n");
<span style="white-space:pre"> </span>}
}
int main()
{
<span style="white-space:pre"> </span>int n = 0;
<span style="white-space:pre"> </span>
<span style="white-space:pre"> </span>printf("Input line of YangHui Triangle: ");
<span style="white-space:pre"> </span>scanf("%d", &n);
<span style="white-space:pre"> </span>print_yanghui_triangle(n);
<span style="white-space:pre"> </span>
<span style="white-space:pre"> </span>return 0;
}

输出结果如下:
Input line of YangHui Triangle: 9
1
1 1
1 2 1
1 3 3 1
1 4 6 4 1
1 5 10 10 5 1
1 6 15 20 15 6 1
1 7 21 35 35 21 7 1
1 8 28 56 70 56 28 8 1

总结:注意计算第 i 行第 j 列数字的方法,示范代码的计算方式,能够避免很快溢出(按照公式计算,大概 n = 13 就为负数了)。本示范代码,能够计算到 n = 30,改成 long long型,能够处理更多,但仍然避免不了最终溢出。
原文链接:https://blog.csdn.net/thomashtq/article/details/43986049

‘叁’ 杨辉三角的规律是什么

杨辉三角的规律是每行数字的第一列和最后一列的数字都是1,从第三行开始,除去第一列和最后一列都为数字1以外,其余每列的数字都等于它上方两个数字之和。

从规律中我们可以看出杨辉三角形是对称的,它是二项式系数在三角形中的一种几何排列。

杨辉三角中n行中的第i个数是i-1中前n-1个数之和,即第n行的数分别为:

(1)中第n行之前的数字之和。

(2)中第n行之前的数字之和。

(3)中第n行之前的数字之和。

(4)中第n行之前的数字之和。

因此,二项式定理与杨辉三角形是一对天然的数形趣遇,它把数形结合带进了计算数学。求二项式展开式系数的问题,实际上是一种组合数的计算问题。用系数通项公式来计算,称为“式算”;用杨辉三角形来计算,称作“图算”。

‘肆’ 杨辉三角的公式及原理是什么

杨辉三角形同时对应于二项式定理的系数。n次的二项式系数对应杨辉三角形的n + 1行。例如在中,2次的二项式正好对应杨辉三角形第3行系数1 2 1。

杨辉三角以正整数构成,数字左右对称,每行由1开始逐渐变大,然后变小,回到1。第n行的数字个数为n个。第n行的第k个数字为组合数。

杨辉三角,是二项式系数在三角形中的一种几何排列。在欧洲,这个表叫做帕斯卡三角形。帕斯卡(1623----1662)是在1654年发现这一规律的。

比杨辉要迟393年,比贾宪迟600年。杨辉三角是中国古代数学的杰出研究成果之一,它把二项式系数图形化,把组合数内在的一些代数性质直观地从图形中体现出来,是一种离散型的数与形的结合。


(4)杨辉三角的算法扩展阅读:

降幂公式:

1、sin^2(α)=(1-cos(2α))/2=versin(2α)/2

2、2cos^2(α)=(1+cos(2α))/2=covers(2α)/2

3、tan^2(α)=(1-cos(2α))/(1+cos(2α))

推导公式:

1、1tanα+cotα=2/sin2α

2、tanα-cotα=-2cot2α

3、1+cos2α=2cos^2α

4、、4-cos2α=2sin^2α

5、1+sinα=(sinα/2+cosα/2)^2=2sina(1-sin2a)+(1-2sin2a)sina

两角和差:

1、1cos(α+β)=cosα·cosβ-sinα·sinβ

2、cos(α-β)=cosα·cosβ+sinα·sinβ

3、sin(α±β)=sinα·cosβ±cosα·sinβ

4、4tan(α+β)=(tanα+tanβ)/(1-tanα·tanβ)

5、tan(α-β)=(tanα-tanβ)/(1+tanα·tanβ)

‘伍’ 杨辉三角的规律以及推导公式是什么

杨辉三角的规律以及推导公式是:

1、每个数等于它上方两数之和。

2、每行数字左右对称,由 1 开始逐渐变大。

3、第n 行的数字有n+1 项。

4、第n 行数字和为2(n-1) (2 的(n-1) 次方)。

5 (a+b) n 的展开式中的各项系数依次对应杨辉三角的第(n+1) 行中的每一项。

6、第n 行的第m个数和第n-m 个数相等,即C(n,m)=C(n,n-m) 。

数在杨辉三角中的出现次数。

由1开始,正整数在杨辉三角形出现的次数为∞,1, 2, 2, 2, 3, 2, 2, 2, 4, 2, 2, 2, 2, 4。

除了1之外,所有正整数都出现有限次,只有2出现刚好一次,6,20,70等出现三次;出现两次和四次的数很多,还未能找到出现刚好五次的数。120,210,1540等出现刚好六次。

‘陆’ 杨辉三角公式

杨辉三角,也叫贾宪三角,在外国被称为帕斯卡三角。与我们现在的学习联系最紧密的是2项式乘方展开式的系数规律。

与杨辉三角联系最紧密的是二项式乘方展开式的系数规律,即二项式定理。
例如,在杨辉三角中,第3行的第三个数恰好对应着两数和的平方的展开式的每一项的系数,
即(a+b)^2;=a^2+2ab+b^2
第4行的四个数恰好依次对应两数和的立方的展开式的每一项的系数
即(a+b)^3=a^3+3a^2b+3ab^2+b^3
以此类推。
又因为性质6:第n行的m个数可表示为C(n-1,m-1),即为从n-1个不同元素中取m-1个元素的组合数。因此可得出二项式定理的公式为:(a+b)^n=C(n,0)a^n*b^0+C(n,1)a^(n-1)*b^1+...+C(n,r)a^(n-r)*b^r...+C(n,n)a^0*b^n
因此,二项式定理与杨辉三角形是一对天然的数形趣遇,它把数形结合带进了计算数学。求二项式展开式系数的问题,实际上是一种组合数的计算问题。用系数通项公式来计算,称为“式算”;用杨辉三角形来计算,称作“图算”。

前提:端点的数为1.
1、每个数等于它上方两数之和。
2、每行数字左右对称,由1开始逐渐变大。
3、第n行的数字有n项。
4、第n行数字和为2^(n-1)。
5、第n行的第m个数和第n-m+1个数相等,即C(n-1,m-1)=C(n-1,n-m),这是组合数性质
6、每个数字等于上一行的左右两个数字之和。可用此性质写出整个杨辉三角。即第n+1行的第i个数等于第n行的第i-1个数和第i个数之和,这也是组合数的性质之一。

7、第n行的m个数可表示为C(n-1,m-1)(n-1下标,m-1上标),即为从n-1个不同
杨辉三角的组合数表示元素中取m-1个元素的组合数。
帕斯卡三角形组合数计算方法:C(n,m)=n!/[m!(n-m)!]
8、(a+b)^n的展开式中的各项系数依次对应杨辉三角的第(n+1)行中的每一项。
9、将第2n+1行第1个数,跟第2n+2行第3个数、第2n+3行第5个数……连成一线,这些数的和是第4n+1个斐波那契数;将第2n行第2个数(n>1),跟第2n-1行第4个数、第2n-2行第6个数……这些数之和是第4n-2个斐波那契数。
10、将各行数字相排列,可得11的N次方:1=11º 11=11¹ 121=11²

杨辉三角的第n行就是二项式展开式的系数列。
对称性:杨辉三角中的数字左、右对称,对称轴是杨辉三角形底边上的“高”。
结构特征:杨辉三角除斜边上1以外的各数,都等于它“肩上”的两数之和。
这些数排列的形状像等腰三角形,两腰上的数都是1。
从右往左斜着看,从左往右斜着看,和前面的看法一样,这个数列是左右对称的。
上面两个数之和就是下面的一行的数。
这行数是第几行,就是第二个数加一。

‘柒’ 杨辉三角的什么(a+b)的五次方,六次方是怎么算的

具体回答如图:

每个数等于它上方两数之和。每行数字左右对称,由1开始逐渐变大。第n行的数字有n项。第n行的m个数可表示为C(n-1,m-1),即为从n-1个不同元素中取m-1个元素的组合数。

第n行的第m个数和第n-m+1个数相等 ,为组合数性质之一。

(7)杨辉三角的算法扩展阅读:

(a+b)^n的展开式中的各项系数依次对应杨辉三角的第(n+1)行中的每一项。

将第2n+1行第1个数,跟第2n+2行第3个数、第2n+3行第5个数……连成一线,这些数的和是第4n+1个斐波那契数;将第2n行第2个数(n>1),跟第2n-1行第4个数、第2n-2行第6个数……这些数之和是第4n-2个斐波那契数。

杨辉三角在编程实现中较为容易。最常见的算法便是用上一行递推计算;也有运用和组合的对应关系而使用阶乘计算的,然而后者速度较慢且阶乘容易溢出。编程的输出大多相类,此处并不过多添加截图。

‘捌’ 杨辉三角的规律总结是什么

杨辉三角形的规律

1、杨辉三角左右两侧的数字都是1,而里面的数字等于它肩上的两数之和。

2、第n行的数所组成的数字为11n-1。

3、第n行的数字之和是2n-1。

4、每一斜线上的数字之和等于拐角处的数字。

5、每一斜行的数字相加,组成一个斐波那契数列。

6、每一行的数字分别是(a+b)n这一多项式展开后每一项的系数。

7、杨辉三角中的每一个数字都是组合数。

主要特征:

(1)具有对称性;

(2)每一行的首、尾都是1;

(3)中间各数都等于它们两肩上的数的和。

杨辉三角的规律是每行数字的第一列和最后一列的数字都是1,从第三行开始,除去第一列和最后一列都为数字1以外,其余每列的数字都等于它上方两个数字之和。从规律中我们可以看出杨辉三角形是对称的,它是二项式系数在三角形中的一种几何排列。

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