二项式系数计算器
输入上标 n 与下标 k,在线计算二项式系数 C(n,k)。非负整数情形按组合数公式 n!/(k!(n−k)!) 给出精确大数与杨辉三角整行;n 为负数或小数时,按广义二项式系数公式计算。
非负整数时为普通组合数 C(n,k);填负数或小数则按广义二项式系数计算。
非负整数;n 为非负整数时 k > n 则 C(n,k)=0。
二项式系数 C(n,k)(读作「n 取 k」,也记作 nCk、 ₙCₖ)是 (a+b)n 展开式中 an−kbk 的系数,也等于从 n 个中取 k 个的组合数。 整数情形用大整数(BigInt)精确计算;广义(负数/小数)情形以精确有理数化为有限小数, 结果同样精确,位数过多时先给出科学计数法或近似值再附完整数值。
怎么用
- 填上标 n:在「n」框填二项式系数的上标,即 (a+b)ⁿ 的指数 / 元素总数。非负整数时算普通组合数 C(n,k);若填负数或小数,则按广义二项式系数计算。
- 填下标 k:在「k」框填下标,即选取个数 / 展开式中该项 bᵏ 的幂次。k 为非负整数;当 n 为非负整数且 k > n 时,C(n,k)=0。
- 读二项式系数 C(n,k):非负整数 n 且 0≤k≤n 时,工具按 C(n,k)=n!/(k!(n−k)!) 给出精确值;若 k>n,则普通组合数结果为 0。负数或小数 n 会按广义二项式系数公式计算。超大结果先显示科学计数法,并附完整数字与位数。
- 看整行系数与验算:当 n≤40 时,工具还列出第 n 行的全部系数 C(n,0…n),即 (a+b)ⁿ 展开的各项系数(帕斯卡三角/杨辉三角一行),并给出行和 2ⁿ 供验算:任意一行系数相加等于 2 的 n 次方。
核心要点
二项式系数 C(n,k) 是 (a+b)ⁿ 展开式中 aⁿ⁻ᵏbᵏ 的系数;在非负整数场景下,它也等于从 n 个中取 k 个的组合数。
- 普通组合数:非负整数 n 且
0≤k≤n时,C(n,k) = n!/(k!(n−k)!),如C(5,2)=10、C(52,5)=2598960。 - 边界:非负整数 n 且
k>n时没有选取方案,C(n,k)=0;C(n,0)=C(n,n)=1。 - 整行系数:第 n 行
C(n,0…n)即杨辉三角一行, 如 n=5 →1,5,10,10,5,1。 - 行和:
Σₖ C(n,k) = 2ⁿ,如第 5 行和为32。 - 对称性:
C(n,k)=C(n,n−k);递推C(n,k)=C(n−1,k−1)+C(n−1,k)。 - 广义:n 为负数/小数时按
C(α,k)=α(α−1)…(α−k+1)/k!计算,如C(−1,k)=(−1)ᵏ。 - 精确大数:BigInt 计算,如
C(100,50)为 30 位精确整数。
原理与公式
二项式系数 C(n,k)(读作「n 取 k」,也记作 ₙCₖ)由二项式定理定义:
(a+b)ⁿ = Σₖ₌₀ⁿ C(n,k)·aⁿ⁻ᵏ·bᵏ
其中 aⁿ⁻ᵏbᵏ 这一项的系数就是 C(n,k)。它在数值上 等于「从 n 个不同元素中取 k 个」的组合数,故也叫组合数。
计算公式
C(n,k) = n!/(k!(n−k)!) = [n×(n−1)×…×(n−k+1)] / k!。例如 C(6,2) = (6×5)/(2×1) = 15。规定 0! = 1, 于是 C(n,0) = C(n,n) = 1 自洽。本工具用整数连乘并逐步整除, 不构造巨大的阶乘,故又快又精确。
杨辉三角(帕斯卡三角)与递推
把系数按行排列——第 n 行是 C(n,0), C(n,1), …, C(n,n)——即得 杨辉三角。它满足「两肩之和」递推 C(n,k)=C(n−1,k−1)+C(n−1,k), 如第 4 行 1,4,6,4,1。本工具在 n≤40 时直接给出整行系数,正是 (a+b)ⁿ 的全部展开系数。
重要性质
对称性 C(n,k)=C(n,n−k)(选 k 个与舍 n−k 个一一对应);行和 Σₖ C(n,k)=2ⁿ(令 a=b=1,或按子集大小分类计数 n 元集合的 2ⁿ 个子集)。本工具给出行和 2ⁿ 供验算。
广义二项式系数
二项式系数可推广到任意实数上标 α(k 仍为非负整数):C(α,k)=α(α−1)…(α−k+1)/k!,结果可能为负数或小数。它是广义二项式级数 (1+x)^α = Σₖ C(α,k) xᵏ 的系数,用于开方近似、级数展开等。 例如 C(−1,k)=(−1)ᵏ、C(1/2,2)=−1/8。当你在 n 框填入 负数或小数时,本工具自动切换到广义公式。
精度:非负整数情形所有结果用大整数(BigInt)精确计算, 每一位都正确,位数过多时先给科学计数法并可查看完整数字;广义(负数/小数)情形按 精确有理数(BigInt 分子/分母)计算——由于输入的小数 α 分母只含 2 和 5,C(α,k) 必为有限小数,故给出完整精确值而非近似(小数位数很多时 先显示四舍五入的近似并附完整精确值)。计算在浏览器本地完成。
常见问题
- 什么是二项式系数?它和组合数是一回事吗?
- 二项式系数 C(n,k)(读作「n 取 k」,也记作 ₙCₖ、C(n,k)、(n over k))指的是二项式 (a+b)ⁿ 展开后 aⁿ⁻ᵏbᵏ 这一项前面的系数。当 n、k 都是非负整数时,它在数值上等于「从 n 个不同元素中取 k 个」的组合数:一个从代数(多项式展开)角度、一个从计数(选取子集)角度。例如 C(5,2)=10 既是 (a+b)⁵ 中 a³b² 的系数,也是从 5 个里选 2 个的方案数。
- 二项式系数 C(n,k) 的公式是什么?怎么手算?
- 公式为 C(n,k) = n! / (k!·(n−k)!) = [n×(n−1)×…×(n−k+1)] / k!。手算时取分子为从 n 起递减连乘 k 个数、分母为 k!。例如 C(6,2)=(6×5)/(2×1)=15;C(10,3)=(10×9×8)/(3×2×1)=120。利用对称性 C(n,k)=C(n,n−k) 可让 k 取较小的一边少算几步,如 C(10,8)=C(10,2)=45。边界上 C(n,0)=C(n,n)=1。
- 为什么 n 是非负整数且 k>n 时 C(n,k)=0?
- 在普通组合数里,C(n,k) 表示从 n 个不同元素中选 k 个;当 k 大于 n,没有可选方案,所以结果为 0。这个边界不要直接套阶乘分母里的 (n−k)!。若 n 填负数或小数,含义会切换为广义二项式系数,k 仍需是非负整数,此时结果不再表示选取方案数。
- 二项式系数和杨辉三角(帕斯卡三角)是什么关系?
- 把二项式系数按行排列——第 n 行依次是 C(n,0), C(n,1), …, C(n,n)——就得到杨辉三角(西方称帕斯卡三角)。它的构造规律是「两肩之和」:每个数等于其正上方相邻两数之和,对应恒等式 C(n,k)=C(n−1,k−1)+C(n−1,k)。例如第 4 行 1,4,6,4,1 中的 6 = 上一行的 3+3。本工具在 n≤40 时会直接列出整行系数,即 (a+b)ⁿ 的全部展开系数。
- 为什么每一行二项式系数相加等于 2ⁿ?
- 因为在二项式定理 (a+b)ⁿ=ΣC(n,k)aⁿ⁻ᵏbᵏ 中令 a=b=1,左边是 2ⁿ,右边正好是该行所有系数之和,所以 ΣₖC(n,k)=2ⁿ。这也有组合意义:n 元集合的全部子集个数是 2ⁿ,而按子集大小 k 分类,大小为 k 的子集恰有 C(n,k) 个,各类相加即得所有子集。例如第 5 行 1+5+10+10+5+1=32=2⁵。本工具会给出行和帮你验算。
- 二项式系数能取负数或小数吗?广义二项式系数是什么?
- 在计数意义下 n、k 都是非负整数。但二项式系数可推广到任意实数(甚至复数)上标 α:广义二项式系数 C(α,k)=α(α−1)…(α−k+1)/k!(k 仍为非负整数)。它可能为负数或小数,是广义二项式级数 (1+x)^α=ΣC(α,k)xᵏ 的系数,用于开方近似等。例如 C(−1,k)=(−1)ᵏ,C(1/2,2)=−1/8。适用条件:本工具在 n 填非负整数时走普通组合数(大整数精确);填负数或小数时自动切换到广义公式。由于你输入的小数 α 分母只含 2 和 5,C(α,k) 必为有限小数,故本工具按精确有理数给出完整的精确值(不是近似);只有当小数位数很多时,才先显示四舍五入的近似(标 ≈)并在括号内附完整精确值。
- 结果太大普通计算器算不准,这里精确吗?最大能算多少?
- 二项式系数增长很快,普通浮点计算器在 C(n,k) 达到约 20! 量级后就会丢精度。本工具用大整数(BigInt)逐位精确相乘,每一位都正确,如 C(100,50)=100891344545564193334812497256(30 位)。为了让输入快速返回,非负整数情形支持 n≤10 亿、k≤10000;结果位数很多时先显示科学计数法(如 C(200,100)≈9.05×10⁵⁸)并可查看完整数字与位数。广义(负数/小数)情形支持 k≤1000,同样按精确有理数计算:因你输入的小数 α 分母只含 2 和 5,其广义系数必为有限小数,给出的是完整精确值而非近似(如 C(1/2,100) 的精确值有 197 位小数);小数位数很多时同样先给近似(标 ≈)再附完整精确值。
- C(n,k) 和排列数 A(n,k) 有什么区别?
- 排列数 A(n,k)=P(n,k)=n!/(n−k)! 讲顺序,二项式系数(组合数)C(n,k)=n!/(k!(n−k)!) 不讲顺序,二者关系为 A(n,k)=C(n,k)×k!——排列比组合多算了 k 个被选元素内部的 k! 种排序。例如 A(5,2)=20、C(5,2)=10,正好差 2!=2 倍。若你要同时看排列数、组合数以及可重复情形,可用本站的「排列组合计算器」。