Question Number 73042 by mathmax by abdo last updated on 05/Nov/19
$${prove}\:{that}\:{for}\:\left({n},{p}\right)\in{N}^{\bigstar^{\mathrm{2}} } \:\:\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{p}\:} \:{k}\:{C}_{{n}} ^{{p}−{k}} \:{C}_{{n}} ^{{k}} \:={n}\:{C}_{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}} ^{{p}−\mathrm{1}} \\ $$$${conclude}\:{the}\:{value}\:{of}\:\sum_{{k}=\mathrm{0}} ^{{n}} \:{k}\:\left({C}_{{n}} ^{{k}} \right)^{\mathrm{2}} \\ $$
Answered by mind is power last updated on 05/Nov/19
$$\mathrm{let}\:\mathrm{p}\left(\mathrm{x}\right)=\left(\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{n}} =\underset{\mathrm{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{C}_{\mathrm{n}} ^{\mathrm{k}} \mathrm{X}^{\mathrm{k}} \\ $$$$\mathrm{p}\left(\mathrm{x}\right).\mathrm{p}'\left(\mathrm{x}\right)=\underset{\mathrm{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\underset{\mathrm{j}=\mathrm{1}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{C}_{\mathrm{k}} ^{\mathrm{n}} \mathrm{C}_{\mathrm{j}} ^{\mathrm{n}} \mathrm{x}^{\mathrm{k}} .\mathrm{jx}^{\mathrm{j}−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{coeficient}\:\mathrm{of}\:\mathrm{power}\:\mathrm{p}−\mathrm{1}\:\mathrm{is}\:\mathrm{when}\:\mathrm{k}+\mathrm{j}=\mathrm{p} \\ $$$$=\underset{\mathrm{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{n}} {\sum}}\mathrm{jC}_{\mathrm{n}} ^{\mathrm{p}−\mathrm{j}} \mathrm{C}_{\mathrm{n}} ^{\mathrm{j}} \mathrm{X}^{\mathrm{p}−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{p}^{\mathrm{2}} =\left(\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2n}} \\ $$$$\Rightarrow\mathrm{p}^{\mathrm{2}} '=\mathrm{2n}\left(\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2n}−\mathrm{1}} =\mathrm{2p}'.\mathrm{p}\Rightarrow\mathrm{pp}'=\mathrm{n}\left(\mathrm{x}+\mathrm{1}\right)^{\mathrm{2n}−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{coeficent}\:\mathrm{of}\:\mathrm{x}^{\mathrm{p}−\mathrm{1}} \mathrm{is}\:\mathrm{nC}_{\mathrm{2n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{p}−\mathrm{1}} \\ $$$$\Rightarrow\underset{\mathrm{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{p}} {\sum}}\mathrm{kC}_{\mathrm{n}} ^{\mathrm{p}−\mathrm{k}} \mathrm{C}_{\mathrm{n}} ^{\mathrm{k}} =\mathrm{nC}_{\mathrm{2n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{p}−\mathrm{1}} \\ $$$$\mathrm{if}\:\mathrm{p}=\mathrm{n} \\ $$$$\Rightarrow\Sigma\mathrm{k}\left(\mathrm{C}_{\mathrm{n}} ^{\mathrm{k}} \right)^{\mathrm{2}} =\mathrm{nC}_{\mathrm{2n}−\mathrm{1}} ^{\mathrm{n}−\mathrm{1}} \\ $$
Commented by mr W last updated on 06/Nov/19
$${i}\:{learnt}\:{a}\:{new}\:{method}.\:{thanks}\:{sir}! \\ $$
Commented by mind is power last updated on 06/Nov/19
$$\mathrm{y}'\mathrm{re}\:\mathrm{welcom}\: \\ $$