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幾何圖形的五大基本模型

生活 更新时间:2024-12-02 12:07:04

二項式定理是數學中應用比較廣泛的定理,用現在的數學觀點來看它,雖然非常簡單,但它的出現也極大的推動了數學的發展進程,解決了許多遺留的數學問題,這個枯燥的公式就是如下形式

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)1

本篇我們避開複雜的數學推導,用簡單的幾何圖形來表示二項式,三項式,四項式的本質原理,簡單直觀容易理解

下圖是一個單位正方形面積圖示:(x y)^1=x y,一邊是x y=1,一邊是單位長度1,一個矩形的面積是x,一個矩形的面積是y

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)2

這是一個有關(x y)^2= x^2 y^2 2xy的幾何圖形:一個是面積x^2,一個是面積y^2,再加上兩個面積xy的矩形

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)3

如果我們換一種表示方法:如下是(x a)(x b)的示意圖

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)4

如下是(X Y)^3的幾何圖示,其中X Y=1,在這裡是把單位正方形拆分成8個矩形,其中一個面積是X^3,一個面積是Y^3,三個區域的面積是XY^2,三個區域的面積是X^2Y

(x y)^3 =x^3 3xy^2 3x^2y y^3

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)5

如果我們用立體幾何的形式來表示(X Y)^3,就是如下樣式:

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)6

如下立體圖則表示的更為直觀

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)7

我們繼續讨論(X Y)^4的幾何原理,同樣的道理,把正方形進行拆分,一個面積是X^4,一個面積是Y^4,四個區域的面積是X^3Y,四個區域的面積是XY^3,剩餘6個正方形的面積是X^2Y^2

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)8

随着次數的增加,圖形會變得越來越複雜,但這種可視化原理是非常美妙的

接着我們增加一定的難度:如下是一個三項式(a b c)^2的幾何表示方法,

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)9

這個三項式的每個項與圖形所劃分的面積完全對應,非常直觀

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)10

四項式(a b c d)^2的幾何表示方法,雖然多項式的項數增加了,但對應的幾何圖形卻顯得更為形象直觀

幾何圖形的五大基本模型(用可視化的幾何圖形展示二項式)11

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