Question Number 188786 by Rupesh123 last updated on 07/Mar/23
Commented by Rupesh123 last updated on 07/Mar/23
Prove that:
Answered by mr W last updated on 07/Mar/23
$$\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{{n}} \left(\mathrm{1}+{x}\right)^{{n}} =\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{\mathrm{2}{n}} \\ $$$$\left[\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{x}^{{k}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}\right]\left[\underset{{r}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{x}^{{r}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{r}}\end{pmatrix}\right]=\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{\mathrm{2}{n}} \\ $$$$\left[\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{kx}^{{k}−\mathrm{1}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}\right]\left[\underset{{r}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{x}^{{r}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{r}}\end{pmatrix}\right]+\left[\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{x}^{{k}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}\right]\left[\underset{{r}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{rx}^{{r}−\mathrm{1}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{r}}\end{pmatrix}\right]=\mathrm{2}{n}\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}} \\ $$$$\left[\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{kx}^{{k}−\mathrm{1}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}\right]\left[\underset{{r}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{x}^{{r}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{r}}\end{pmatrix}\right]={n}\left(\mathrm{1}+{x}\right)^{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}} \\ $$$$\left[\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{kx}^{{k}−\mathrm{1}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}\right]\left[\underset{{r}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{x}^{{r}} \begin{pmatrix}{{n}}\\{{r}}\end{pmatrix}\right]={n}\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}} {\sum}}{x}^{{k}} \begin{pmatrix}{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}\\{{k}}\end{pmatrix} \\ $$$${coef}.\:{of}\:{x}^{{n}−\mathrm{1}} : \\ $$$${from}\:{RHS}\:={n}\begin{pmatrix}{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}\\{{n}−\mathrm{1}}\end{pmatrix} \\ $$$${from}\:{LHS}\:=\underset{{k}=\mathrm{0}} {\overset{{n}} {\sum}}{k}\begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}\begin{pmatrix}{{n}}\\{{n}−{k}}\end{pmatrix}=\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}{k}\begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}^{\mathrm{2}} \\ $$$$\Rightarrow\underset{{k}=\mathrm{1}} {\overset{{n}} {\sum}}{k}\begin{pmatrix}{{n}}\\{{k}}\end{pmatrix}^{\mathrm{2}} ={n}\begin{pmatrix}{\mathrm{2}{n}−\mathrm{1}}\\{{n}−\mathrm{1}}\end{pmatrix} \\ $$
Commented by Rupesh123 last updated on 07/Mar/23
Nice solution, sir!