Мультиномиальная формула Ньютона
[math]\displaystyle{ (x_1 + x_2 + ... + x_k)^m = \sum_{\substack{(\alpha_1, ..., \alpha_k), alpha_1+\alpha_2 + ... + \alpha_k=m, \alpha_i\in\mathbb{N}_0, i=\overline{1,k} }} \frac{m!}{\alpha_1!\alpha_2!...\alpha_k!} x_1^{\alpha_1} x_2^{\alpha_2} ... x_k^{\alpha_k}. }[/math]
Докажем по индукции. Для $k=2$ утверждение верно в силу формулы бинома Ньютона. Действительно, $\sum_{\substack{(\alpha_1,\alpha_2), \alpha_1+\alpha_2 =n, \alpha_1, \alpha_2\in\mathbb{N}_0 }} \frac{n!}{\alpha_1!\alpha_2!} a^{\alpha_1} b^{\alpha_2} = \sum_{\substack{k\in \{0,...,n\}, \alpha_1=k, \alpha_2 = n-k }} \binom{n}{\alpha_1} a^{\alpha_1} b^{\alpha_2} = \sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} a^k b^{n-k} = (a+b)^n. $
Пусть утверждение верно для всех $k\leq K$ для любых $m$.
Пусть теперь $k=K+1$. $(x_1 + x_2 + ... + x_K + x_{K+1})^m = ((x_1 + ... + x_K) + x_{K+1})^m =$
по индукционному предположению
$\sum_{\substack{\alpha+\beta = m,\\ \alpha, \beta\in\mathbb{N}_0}} \frac{m!}{\alpha!\beta!} (x_1 + ... + x_K)^\alpha x_{K+1}^{\beta} = $
$\sum_{\substack{\alpha+\beta = m,\\ \alpha, \beta\in\mathbb{N}_0}} \frac{m!}{\alpha!\beta!} x_{K+1}^{\beta} \sum_{\substack{(\alpha_1, ..., \alpha_K), \alpha_1+\alpha_2 + ... + \alpha_K=\alpha, \alpha_i\in\mathbb{N}_0, i=\overline{1,K} }} \frac{\alpha!}{\alpha_1!\alpha_2!...\alpha_K!} x_1^{\alpha_1} x_2^{\alpha_2} ... x_K^{\alpha_K}=$
$= \sum_{\substack{(\alpha_1, ..., \alpha_K, \beta), \alpha_1+\alpha_2 + ... + \alpha_K+\beta=m, \alpha_i\in\mathbb{N}_0, i=\overline{1,K}, \beta\in\mathbb{N}_0 }} \frac{m!}{\alpha_1!\alpha_2!...\alpha_K!\beta!} x_1^{\alpha_1} x_2^{\alpha_2} ... x_K^{\alpha_K} x_{K+1}^{\beta}$.
Что и требовалось доказать.
Легко доказать следующее свойство мультиномиальных коэффициентов:
Следует из утверждения для мультиномиальной формулы Ньютона при подстановке $x_i = 1$, $i=\overline{1,k}$.
Конспект: Дискретная математика