Coefficient multinomial

Calcul du coefficient multinomial `([n], [n_1 n_2 ... n_k]) \text{ }(n = n_1+n_2+...+n_k)`


Cet outil calcule en ligne le coefficient multinomial utilisé, entre autres, dans la formule du multinôme de Newton (développement de polynôme du type `(a_1+a_2+...+a_i)^n`.

Formule du coefficient multinomial

Soit k entiers notés `n_1, n_2, \ldots, n_k` tels que `n_1 + n_2 + \ldots + n_k = n` alors, le coefficient multinominial de `n_1, \ldots, n_k` est défini par :

\(\dbinom {n} {n_1, n_2, \ldots, n_k} = \dfrac {n!} {n_1! \, n_2! \, \ldots n_k!}\)

Exemple:
Le coefficient multinomial des entiers 2,3,5 est égal à (sachant que 2 + 3 + 5 = 10) :

\(\dbinom {10} {2, 3, 5} = \dfrac {10!} {2! \, 3! \, 5!} = 2520\)

A quoi sert le coefficient multinomial ?

Calcul des coefficients d'un polynôme
Ils permettent de calculer les coefficients d'un polynôme élevé à une puissance entière.

Exemple : calculer le coefficient de \(x*y^2*z^3\) dans le développement de \((x + y + z)^6\)

\(\text{coef}(x*y^2*z^3) = \dbinom {6} {1,2,3} = \dfrac {6!} {1! \, 2! \, 3!} = 60\),

On peut calculer ainsi tous les coefficients au lieu de développer directement \((x + y)^6\) ce qui peut être fastidieux !

Anagrammes d'un mot
Le coefficient multinomial est utilisé dans un cas particulier de "permutation" où certains objets de l'ensemble à permuter ne sont pas différenciés.

Exemple: quel est le nombre d'anagrammes du mot PAPA ?

On remarque que les lettres P et A se répètent chacune 2 fois donc on ne peut pas utiliser la formule classique 4! = 24 car il y a des permutations qui sont identiques.

Pour illustrer cela, appelons "provisoirement" le premier P: P(1) et le deuxième P: P(2). Notre mot de départ devient P(1)AP(2)A. La formule simple 4! prend en compte les 2 mots P(1)AP(2)A et P(2)AP(1)A comme étant 2 mots distincts or en fait il s'agit du même mot : PAPA !

En fait, il y a \(\dbinom {4} {2,2} = \dfrac{4!}{2! \, 2!}= 6\) anagrammes qui sont : PAPA, PPAA, APAP, AAPP, APPA, PAAP.

De même, on peut calculer le nombre d'anagrammes du mot MISSISSIPI à l'aide de la formule: \(\dbinom {10} {1,4,4,2} = \dfrac{10!}{1! \, 4! \, 4! \, 2!}= 34\, 650\)

Voir aussi

Coefficient binomial
Permutation