高三数学上册 16.5《二项式定理》教案(1) 沪教版
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高三数学上册 16.5《二项式定理》教案(1) 沪教版
一、教学目标:
使学生掌握二项式定理及其证明(数学归纳法),培养学生发现和揭示事物
内在客观规律能力和逻辑推理能力。通过介绍“杨辉三角”,对学生进行爱国主义教育。
二、教学重、难点:
重点:二项式定理的推导及证明 难点:二项式定理的证明 三、教学过程: (一)新课引入:
(提问):若今天是星期一,再过810
天后的那一天是星期几? 在初中,我们已经学过了 (a+b)2
=a 2
+2ab+b 2
(a+b)3
=(a+b)2
(a+b)=a 3
+3a 2
b+3ab 2
+b 3
(提问):对于(a+b)4
,(a+b)5
如何展开?(利用多项式乘法) (再提问):(a+b)
100
又怎么办? (a+b)n
(n ∈N +)呢?
我们知道,事物之间或多或少存在着规律。这节课,我们就来研究(a+b)n
的二项展开式的规律性 (二)新课:
(如何着手研究它的规律呢)?采用从特殊到一般(不完全归纳)的方法。 规律:(a+b)1
=a+b
(a+b)2
=(a+b)(a+b)=a·a+a·b+b·a+b·b=a 2
+2ab+b 2
(a+b)3
=(a+b)2
(a+b)=(a 2
+2ab+b 2
)(a+b)=a 3
+3a 2
b+3ab 2
+b
3
(a+b)4
=(a+b)3
(a+b)=(a 3
+3a 2
b+3ab 2
+b 3
)(a+b)=a 4
+4a 3
b+6a 2
b 2
+4ab 3
+b 4
810=(7+1)10=010C 710+1
10C 79+…+9
10C 7+10
10C
=2(733+c 1732+…+c 32·7+2
根据以上的归纳,可以想到(a+b)n 的展开式的各项是齐次的,它们分别为a n
, a
n-1
b, a
n-2
b 2,…,b n
,展开式中各项系数的规律,可以列表:
(a+b)1
1 1
(a+b)
2
1 2 1
(a+b)3
1 3 3 1 (a+b)
4
1 4 6 4 1
(a+b)5
1 5 10 10 5 1
(这表是我国宋代杨辉于1261年首次发现的,称为杨辉三角,比欧洲至少早了三百年。)
如何从组合知识得到(a+b)4
展开式中各项的系数
(a+b)4
=(a+b)(a+b)(a+b)(a+b)
(1)若每个括号都不取b ,只有一种取法得到a 4
即0
4C 种
(2)若只有一个括号取b ,共有1
4C 种取法得到a 3
b
(3)若只有两个括号取b ,共有2
4C 种取法得到a 2
b 2
(4)若只有三个括号取b ,共有3
4C 种取法得到ab 3
(5)若每个括号都取b ,共有4
4C 种取法得b 4
01C 1
1C 02C 12C 2
2C 03C 13C 23C 3
3C
04C 14C 24C 34C 4
4C 05C 15C 25C 35C 45C 5
5C
…………
∴ (a+b)n
=0n C a n
+1
n C a
n-1
b+…+r
n C a
n-r
b r
+…+n
n C b n
(n ∈N +)
以上我们采用不完全归纳法得到,不一定可靠,若要说明正确,须加以证明(数学归纳法)。
证明:(1)当n=1时,左边=(a+b)1
=a+b 右边=0
1C a 1
+1
1C b 1
=a+b ∴ 等式成立
(2)假设n=k 时,等式成立,即(a+b)k
=0k C a k
+1
k C ·a
k-1
b+…+r
k C a
k-r
b r
+…k
k C ·b k
那么当n=k+1时
(a+b)k+1
=(a+b)k
·(a+b)=(0
k C a k
+1k C ·a
k-1
b+…+r
k C a
k-r
b r
+…+k
k C ·b k
)(a+b)=
(0
k C ·a
k+1
+1k C a k
b+…+r
k C a
k-r+1
b r
+…+k k C ab k
)+(0
k C a k
b+1
k C a
k-1
b 2
+…+r
k C ·a
k-r
b
r+1
+…
+k
k C ·b k+1
)
=0
k C a
k+1
+(1
k C +0
k C )a k
b+…+(1+r k C +r
k C )a
k-r
b
r+1
+…+(k k C +1
-k k
C )ab k
+k
k C ·b
k+1
由组合数性质得,o
k C =0
1+k C 1
k C +o
k C =11+k C , (1)
+r k C +r
k C =11++r k C ,k k C +1
-k k
C =k
k C 1+,
k k C =1
1++k k C
∴(a+b)
k+1
=0
1+k C a
k+1
+11+k C a k
b 1
+…+1
1++k k C a
k-r
b
r+1
+…+k k C 1+ab k
+1
1++k k C b
k+1
,即等式成立。
根据(1)(2)可知,等式对于任意n ∈N +都成立。 一、指出:这个公式叫做二项式定理(板书),它的特点: 1.项数:共有(n+1)项
2.系数:依次为0
n C ,1
n C ,2
n C ,…r
n C ,…n
n C ,其中r
n C (r =0,1,2,…n)称为二