Triângulo de Pascal

Organizar coeficientes

Cada entrada interna é soma das duas acima; as bordas valem 1.

Convenção e construção

Nesta página, a numeração começa obrigatoriamente em zero: a linha de ordem 0 é 1; a de ordem 1 é 1, 1; a de ordem 2 é 1, 2, 1. A linha de ordem n contém os coeficientes de (a+b)ⁿ e possui n+1 elementos.

ordem 0:     1
ordem 1:   1  1
ordem 2:  1  2  1
ordem 3: 1  3  3  1
ordem 4: 1  4  6  4  1

As bordas valem 1. Cada termo interno é a soma dos dois termos imediatamente acima; portanto, a regra é recursiva e cada linha depende da anterior.

C(n,k)=C(n−1,k−1)+C(n−1,k)
n≥1 e 1≤k≤n−1

C(n,0)=C(n,n)=1

A identidade interna não deve ser aplicada nas bordas sem usar separadamente a convenção dos extremos.

Combinações, índice e posição

O elemento de índice k da linha de ordem n é o coeficiente binomial:

C(n,k)=n!/[k!(n−k)!]
0≤k≤n

Ele conta as escolhas de k elementos entre n, sem considerar ordem. Também se escreve Cₙ,ₖ; as duas notações são equivalentes.

Índice começa em 0; posição começa em 1. O índice 0 é o primeiro elemento, o índice 3 é o quarto elemento e a posição p corresponde ao índice k=p−1.

Simetria e somas

Simetria

C(n,k)=C(n,n−k)

Escolher k elementos para entrar equivale a escolher n−k para ficar de fora.

Soma da linha

Σ C(n,k)=2ⁿ, de k=0 até n

É o valor de (1+1)ⁿ no Binômio de Newton.

Soma alternada

Σ (−1)ᵏC(n,k)=0, para n≥1

Vem de (1−1)ⁿ.

Índices pares e ímpares

Σ índices pares C(n,k)=
Σ índices ímpares C(n,k)=2ⁿ⁻¹, n≥1

A soma total é 2ⁿ e a diferença entre as duas somas é a soma alternada, zero. Fala-se em índices pares, não em posições pares.

Relação com o Binômio de Newton

Na linha de ordem n, C(n,k) multiplica aⁿ⁻ᵏbᵏ. Assim:

(a+b)⁴=
a⁴+4a³b+6a²b²+4ab³+b⁴

(a−b)⁴=
a⁴−4a³b+6a²b²−4ab³+b⁴

O Triângulo fornece os coeficientes positivos 1,4,6,4,1. Em (a−b)⁴, os sinais vêm das potências de −b, e não de sinais presentes no triângulo. Não confunda coeficiente com termo completo: 6 é coeficiente; 6a²b² é o termo.

Soma de diagonais

A identidade conhecida como “taco de hóquei” é, para n≥r≥0:

C(r,r)+C(r+1,r)+…+C(n,r)=C(n+1,r+1)

Exemplo: C(2,2)+C(3,2)+C(4,2)+C(5,2)=1+3+6+10=20=C(6,3).

Método e pegadinhas

  1. Identifique que a ordem começa em 0.
  2. Converta posição p em índice k=p−1.
  3. Use simetria quando n−k for menor.
  4. Escolha entre soma total, alternada ou par/ímpar.
  5. Relacione C(n,k) com combinação ou termo binomial.
  6. Confira bordas, n+1 elementos e simetria.
  • A linha de ordem n não é a n-ésima linha contada desde 1 e tem n+1 elementos.
  • Não confunda índice par com posição par.
  • Os extremos são 1; a relação recursiva interna exige 1≤k≤n−1.
  • 2ⁿ é a soma da linha, não o valor de um único elemento.
  • Em (a−b)ⁿ, não esqueça os sinais produzidos por (−b)ᵏ.
  • Na simetria, o parceiro de k é n−k.

Questões resolvidas

1. Construção

Construa a linha de ordem 5.

Parta de 1,4,6,4,1; some vizinhos e mantenha as bordas.

1,5,10,10,5,1.

2. Índice e posição

Qual é o quarto elemento da linha 7?

Quarta posição significa índice 3.

C(7,3)=35.

3. Simetria

Calcule C(10,8).

C(10,8)=C(10,2).

10·9/2=45.

4. Soma da linha

Some a linha de ordem 8.

Use (1+1)⁸.

2⁸=256.

5. Soma alternada

Calcule Σ(−1)ᵏC(6,k).

A expressão é (1−1)⁶.

Resultado: 0.

6. Índices pares

Some os coeficientes de índices pares da linha 10.

Como 10≥1, a soma é 2¹⁰⁻¹.

2⁹=512.

7. Expansão

Expanda (a−b)⁴.

Use 1,4,6,4,1 e as potências de −b.

a⁴−4a³b+6a²b²−4ab³+b⁴.

8. Diagonal

Some C(2,2)+C(3,2)+C(4,2)+C(5,2).

Pelo taco de hóquei, vale C(6,3).

Resultado: 20.

Exercícios

Fácil

1. A linha de ordem 3 é:

A) 1,2,1B) 1,4,6,4,1C) 1,3,1D) 1,3,3,1
Fácil

2. A linha de ordem 9 possui:

A) 9 elementosB) 10 elementosC) 11 elementosD) 18 elementos
Médio

3. O quarto elemento da linha 7 é:

A) 7B) 21C) 35D) 70
Médio

4. Pela simetria, C(12,10) vale:

A) 66B) 120C) 220D) 12
Médio

5. C(5,1)+C(5,2) é:

A) 10B) 20C) 25D) 15
Médio

6. A soma da linha 9 é:

A) 256B) 512C) 1 024D) 81
Médio

7. A soma alternada da linha 7 é:

A) 0B) 64C) 128D) −1
Médio

8. A soma dos índices ímpares da linha 8 é:

A) 64B) 256C) 128D) 512
Difícil

9. Uma linha tem 11 elementos. A soma dos índices pares, sem os dois elementos das bordas, é:

A) 512B) 510C) 1 022D) 254
Difícil

10. O coeficiente de x³y⁵ em (x+y)⁸ é:

A) 28B) 70C) 35D) 56

Gabarito comentado:

1-D: ordem 3 contém 1,3,3,1.

2-B: são n+1=10 elementos.

3-C: quarta posição é k=3; C(7,3)=35.

4-A: C(12,10)=C(12,2)=66.

5-D: pela identidade de Pascal, vale C(6,2)=15.

6-B: 2⁹=512.

7-A: (1−1)⁷=0.

8-C: 2⁷=128.

9-B: a linha é n=10; a soma par vale 512 e as duas bordas pares somam 2, restando 510.

10-D: x³ corresponde a escolher três fatores x, ou cinco fatores y; C(8,3)=56.

Resumo final

  • A linha de ordem 0 é 1; a linha n tem n+1 elementos.
  • C(n,k)=C(n−1,k−1)+C(n−1,k) nos termos internos.
  • C(n,k)=C(n,n−k) e ΣC(n,k)=2ⁿ.
  • Para n≥1, as somas dos índices pares e ímpares valem 2ⁿ⁻¹.
  • Posição p corresponde ao índice p−1.
  • Os sinais de (a−b)ⁿ vêm de (−b)ᵏ.