Formule d'inversion de Pascal
La formule d'inversion de Pascal est une formule qui traduit l'involutivité de la transformation binomiale.
Énoncé modifier
Soit et deux suites à valeurs dans un groupe abélien, par exemple (ℝ, +). Pour tout entier naturel , on a
si et seulement si
où les désignent les coefficients binomiaux.
Démonstration modifier
Deux suites et sont liées par si et seulement si leurs séries formelles génératrices exponentielles et vérifient .
On a alors , c'est-à-dire (d'après cette même équivalence) .
Pour d'autres démonstrations, voir le § « Formulation alternative » de l'article sur la transformation binomiale (qui utilise le théorème d'interpolation de Newton) et la leçon .
Applications classiques modifier
On peut se servir de cette formule en dénombrement, en particulier pour calculer le nombre de dérangements d'un ensemble fini ou le nombre de surjections d'un ensemble fini vers un autre.
Nombre de dérangements d'un ensemble fini modifier
Notons le nombre de dérangements — c'est-à-dire de permutations sans point fixe — d'un ensemble à n éléments. La formule d'inversion de Pascal donne :
- .
(Voir
.)Nombre de surjections d'un ensemble fini vers un autre modifier
Notons le nombre de surjections d'un ensemble à éléments sur un ensemble à éléments. La formule d'inversion de Pascal donne :
- .
(Voir
.)Version polynomiale modifier
Une autre version de cette inversion avec au lieu de :
Soit un polynôme
(à coefficients dans un anneau, ou même seulement un groupe abélien), on a
En effet, la m-ième différence finie de est égale d'une part à et d'autre part à .