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Números binomiais

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Mensagem por ale2906 Ter 19 Out 2021, 07:00

Alguém pode me auxiliar nessa questão:

Números binomiais Captur13

ale2906
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Mensagem por MessiasCastro Ter 16 Nov 2021, 16:31

Bom...

Se Ck,n tem k < n, então Ck,n = 0. Logo,

[latex]{\color{Red} S = \sum_{k=0}^{n}k^2\cdot C_{n}^{k} = n^2\cdot C_{n}^{n} = n^2}[/latex]

Mas não acho que é isso que a questão queria propor. Portanto, farei considerando Cn,k.



I) Tome a função f(x):

[latex]f(x) = \left ( x+1 \right )^{n} = \sum_{k=0}^{n}C_{k}^{n}\cdot x^k[/latex]

*Usando o processo de derivação temos:


[latex]\left\{\begin{matrix} \frac{\mathrm{d} f(x)}{\mathrm{d} x} = \sum_{k=0}^{n}k\cdot C_{k}^{n}\cdot x^{k-1} \\ \\ \frac{\mathrm{d^2} f(x)}{\mathrm{d} x^2} = \sum_{k=0}^{n}k(k-1)\cdot C_{k}^{n}\cdot x^{k-2} \end{matrix}\right.[/latex]


[latex]\left\{\begin{matrix} x\cdot \frac{\mathrm{d} f(x)}{\mathrm{d} x} = \sum_{k=0}^{n}k\cdot C_{k}^{n}\cdot x^{k} \\ \\ x^{2}\cdot \frac{\mathrm{d^2} f(x)}{\mathrm{d} x^2} = \sum_{k=0}^{n}k(k-1)\cdot C_{k}^{n}\cdot x^{k} \end{matrix}\right.[/latex]


*Com isso, percebe-se que:


[latex]x^{2}\cdot \frac{\mathrm{d^2} f(x)}{\mathrm{d} x^2} = \left ( \sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n}\cdot x^{k}\right ) -x\cdot \frac{\mathrm{d} f(x)}{\mathrm{d} x}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n}\cdot x^{k} = x^{2}\cdot \frac{\mathrm{d^2} f(x)}{\mathrm{d} x^2} + x\cdot \frac{\mathrm{d} f(x)}{\mathrm{d} x}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n}\cdot x^{k} = x^{2}\cdot \frac{\mathrm{d^2} \left [\left ( x+1 \right )^n \right ]}{\mathrm{d} x^2} + x\cdot \frac{\mathrm{d} \left [\left ( x+1 \right )^n \right ]}{\mathrm{d} x}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n}\cdot x^{k} = x^{2}\cdot n\cdot (n-1)\cdot (x+1)^{n-2} + x\cdot n\cdot (x+1)^{n-1}[/latex]


*Quando x = 1,

[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n}\cdot 1^{k} = 1^{2}\cdot n\cdot (n-1)\cdot (1+1)^{n-2} + 1\cdot n\cdot (1+1)^{n-1}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n} = n\cdot (n-1)\cdot 2^{n-2} + n\cdot 2^{n-1}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n} = \frac{n\cdot (n-1)}{4}\cdot 2^{n} + \frac{n}{2}\cdot 2^{n}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n} = \left (\frac{n^{2} - n}{4} + \frac{n}{2} \right )\cdot 2^{n}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n} = \frac{n^{2} + n}{4}\cdot 2^{n}[/latex]


[latex]\sum_{k=0}^{n} k^2\cdot c_{k}^{n} = \frac{n\cdot (n+1)}{4}\cdot 2^{n}[/latex]

MessiasCastro
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