$(1+x+x^2+\cdots+x^{100})^3$ 的展开式中包含 $x^{150}$ 的项的系数为 .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$7651$
【解析】
此问题等价于方程$$i+j+k=150,0\leqslant i,j,k\leqslant 100$$的非负整数解 $(i,j,k)$ 的个数.
如果 $i,j,k$ 没有不大于 $100$ 的限制,那么此问题可以直接用隔板法与对应法解决,将 $(i,j,k)$ 对应到 $(i',j',k')=(i+1,j+1,k+1)$,则考虑 $i'+j'+k'=153$ 的正整数解的个数即可,直接用隔板法知,共有 ${\rm C}_{152}^2$ 个.
再考虑不满足限制条件的解的个数,即 $i,j,k$ 中有一个数大于 $100$(有且仅有一个!),先考虑 $i\geqslant 101$ 的解的个数,作对应$$(i,j,k)\to (i',j',k')=(i-100,j+1,k+1),$$则 $i'+j'+k'=52$,考虑此方程的正整数解的个数即可,有 ${\rm C}_{51}^2$ 个,所以所有不满足限制条件的解的个数为 $3{\rm C}_{51}^2$.
综上知,$x^{150}$ 的系数为$${\rm C}_{152}^2-3{\rm C}_{51}^2=7651.$$
如果 $i,j,k$ 没有不大于 $100$ 的限制,那么此问题可以直接用隔板法与对应法解决,将 $(i,j,k)$ 对应到 $(i',j',k')=(i+1,j+1,k+1)$,则考虑 $i'+j'+k'=153$ 的正整数解的个数即可,直接用隔板法知,共有 ${\rm C}_{152}^2$ 个.
再考虑不满足限制条件的解的个数,即 $i,j,k$ 中有一个数大于 $100$(有且仅有一个!),先考虑 $i\geqslant 101$ 的解的个数,作对应$$(i,j,k)\to (i',j',k')=(i-100,j+1,k+1),$$则 $i'+j'+k'=52$,考虑此方程的正整数解的个数即可,有 ${\rm C}_{51}^2$ 个,所以所有不满足限制条件的解的个数为 $3{\rm C}_{51}^2$.
综上知,$x^{150}$ 的系数为$${\rm C}_{152}^2-3{\rm C}_{51}^2=7651.$$
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