浙江2020版高考数学第十章计数原理10.3二项式定理讲义(含解析)

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§10.3二项式定理
最新考纲考情考向分析
1.了解二项式定理.
2.理解二项式系数的性质.
以理解和应用二项式定理为主,常考查二项展开式,通项公式
以及二项式系数的性质,赋值法求系数的和也是考查的热点;
本节内容在高考中以选择、填空题的形式进行考查,难度中档.
1.二项式定理
二项式定理(a+b)n=C0n a n+C1n a n-1b1+…+C k n a n-k b k+…+C n n b n(n∈N*)
二项展开式
的通项公式
T k+1=C k n a n-k b k,它表示第k+1项
二项式系数二项展开式中各项的系数C k n(k∈{0,1,2,…,n})
2.二项式系数的性质
(1)C0n=1,C n n=1.
C m n+1=C m-1
n+C
m
n.
(2)C m n=C n-m
n.
(3)当n是偶数时,
1
2
n
T
+
项的二项式系数最大;当n是奇数时,
1
2
n
T
+

1
1
2
n
T
+
+
项的二项式系数相等且最大.
(4)(a+b)n展开式的二项式系数和:C0n+C1n+C2n+…+C n n=2n.
概念方法微思考
1.(a+b)n与(b+a)n的展开式有何区别与联系?
提示(a+b)n的展开式与(b+a)n的展开式的项完全相同,但对应的项不相同而且两个展开式的通项不同.
2.二项展开式形式上有什么特点?
提示二项展开式形式上的特点
(1)项数为n+1.
(2)各项的次数都等于二项式的幂指数n,即a与b的指数的和为n.
(3)字母a按降幂排列,从第一项开始,次数由n逐项减1直到零;字母b按升幂排列,从第
一项起,次数由零逐项增1直到n .
(4)二项式的系数从C 0
n ,C 1
n ,一直到C n -1n ,C n
n .
3.二项展开式中二项式系数最大时该项的系数就最大吗?
提示 不一定最大,当二项式中a ,b 的系数为1时,此时二项式系数等于项的系数,否则不一定.
题组一 思考辨析
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”) (1)C k n a
n -k b k
是二项展开式的第k 项.( × )
(2)二项展开式中,系数最大的项为中间一项或中间两项.( × ) (3)(a +b )n
的展开式中某一项的二项式系数与a ,b 无关.( √ ) (4)(a -b )n
的展开式第k +1项的系数为C k n a
n -k b k
.( × )
(5)(x -1)n
的展开式二项式系数和为-2n
.( × ) 题组二 教材改编
2.[P31例2(2)](1+2x )5
的展开式中,x 2
的系数等于( ) A.80B.40C.20D.10 答案 B
解析 T k +1=C k
5(2x )k
=C k 52k x k
,当k =2时,x 2
的系数为C 2
5·22
=40.
3.[P31例2(2)]若⎝
⎛⎭
⎪⎫x +1x n
展开式的二项式系数之和为64,则展开式的常数项为( )
A.10
B.20
C.30
D.120 答案 B
解析 二项式系数之和2n =64,所以n =6,T k +1=C k 6·x 6-k
·⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x k =C k 6x 6-2k
,当6-2k =0,即当k =3时为常数项,T 4=C 3
6=20.
4.[P41B 组T5]若(x -1)4
=a 0+a 1x +a 2x 2
+a 3x 3
+a 4x 4
,则a 0+a 2+a 4的值为( ) A.9B.8C.7D.6 答案 B
解析 令x =1,则a 0+a 1+a 2+a 3+a 4=0,令x =-1,则a 0-a 1+a 2-a 3+a 4=16,两式相加得a 0+a 2+a 4=8. 题组三 易错自纠
5.(x -y )n
的二项展开式中,第m 项的系数是( ) A.C m
n B.C m +1
n C.C m -1n
D.(-1)
m -1C m -1
n
解析 (x -y )n
二项展开式第m 项的通项公式为
T m =C m -1n (-y )
m -1x n -m +1
, 所以系数为C m -1n (-1)
m -1
.
6.已知(x +1)10
=a 1+a 2x +a 3x 2
+…+a 11x 10
.若数列a 1,a 2,a 3,…,a k (1≤k ≤11,k ∈N *
)是一个单调递增数列,则k 的最大值是( ) A.5B.6C.7D.8 答案 B
解析 由二项式定理知,a n =C n -1
10(n =1,2,3,…,11). 又(x +1)10
展开式中二项式系数最大项是第6项, 所以a 6=C 510,则k 的最大值为6.
7.(x y -y x )4
的展开式中,x 3y 3
项的系数为________. 答案 6
解析 二项展开式的通项是T k +1=C k
4(x y )
4-k
·(-y x )k =422
2
2
(1)C k k k
k
x
y
-
+
-,令4-k
2
=2+
k
2
=3,解得k =2,故展开式中x 3y 3
的系数为(-1)2C 2
4=6.
题型一 二项展开式
命题点1 求指定项(或系数)
例1 (1)⎝
⎛⎭
⎪⎫1+1x
2(1+x )6的展开式中x 2
的系数为( )
A.15
B.20
C.30
D.35 答案 C
解析 因为(1+x )6的通项为C k 6x k ,所以⎝ ⎛⎭
⎪⎫1+1x
2(1+x )6的展开式中含x 2的项为1·C 26x 2和1x
2·C 4
6
x 4.
因为C 26+C 46=2C 2
6=2×6×52×1
=30,
所以⎝
⎛⎭
⎪⎫1+1x
2(1+x )6的展开式中x 2
的系数为30.
(2)(2018·温州市高考适应性测试)在⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x -2x 9
的展开式中,常数项是( )
A.C 3
9 B.-C 3
9 C.8C 39 D.-8C 39
答案 D
解析 二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -2x 9的展开式的通项公式为C k 9⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x 9-k (-2x )k
=39
29(2)C k k k x --,
令3k -92=0,得k =3,则二项式⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x -2x 9的展开式中的常数项为(-2)3C 39=-8C 3
9,故选D.
(3)(x 2
+x +y )4
的展开式中,x 3y 2
的系数是________. 答案 12
解析 方法一 (x 2
+x +y )4
=[(x 2
+x )+y ]4
, 其展开式的第k +1项的通项公式为T k +1=C k 4(x 2+x )4-k y k

因为要求x 3y 2
的系数,所以k =2, 所以T 3=C 2
4(x 2
+x )
4-2y 2
=6(x 2+x )2y 2.
因为(x 2
+x )2的展开式中x 3
的系数为2, 所以x 3y 2
的系数是6×2=12.
方法二 (x 2
+x +y )4
表示4个因式x 2
+x +y 的乘积,
在这4个因式中,有2个因式选y ,其余的2个因式中有一个选x ,剩下的一个选x 2
,即可得到含x 3y 2
的项,
故x 3y 2
的系数是C 2
4·C 1
2·C 1
1=12. 命题点2 求参数
例2 (1)若(x 2-a )⎝
⎛⎭
⎪⎫x +1x 10的展开式中x 6
的系数为30,则a 等于( )
A.13
B.1
2C.1D.2 答案 D
解析 由题意得⎝
⎛⎭
⎪⎫x +1x 10的展开式的通项公式是T k +1=C k 10·x 10-k
·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x k =C k 10x 10-2k ,⎝ ⎛⎭

⎫x +1x 10的展开式中含x 4(当k =3时),x 6(当k =2时)项的系数分别为C 310,C 210,因此由题意得C 310-a C 2
10=120-45a =30,由此解得a =2,故选D.
(2)若⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1ax 6
的展开式中常数项为1516,则实数a 的值为( )
A.±2
B.12
C.-2
D.±1
2
解析 ⎝
⎛⎭
⎪⎫x 2+1ax 6的展开式的通项为T k +1=C k 6(x 2)6-k
·⎝ ⎛⎭
⎪⎫1ax k =C k 6⎝ ⎛⎭
⎪⎫1a
k x
12-3k ,令12-3k =0, 得k =4.
故C 4
6·⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 4=1516,即⎝ ⎛⎭⎪⎫1a 4=116
,解得a =±2,故选A.
思维升华求二项展开式中的特定项,一般是化简通项公式后,令字母的指数符合要求(求常数项时,指数为零;求有理项时,指数为整数等),解出项数k +1,代回通项公式即可.
跟踪训练 1 (1)(2018·浙江七彩阳光联盟联考)⎝
⎛⎭
⎪⎫1-1x
2(1+x )6的展开式中x 3
的系数为
__________. 答案 14
解析 在(1+x )6的展开式中x 3的系数为C 36=20,1x
2·(1+x )6的展开式中x 3的系数为C 5
6=6,
所以⎝
⎛⎭
⎪⎫1-1x 2(1+x )6的展开式中x 3
的系数为20-6=14.
(2)(2018·丽水、衢州、湖州三地教学质量检测)若⎝
⎛⎭
⎪⎫x -a x
26
的展开式中x 3
的系数为-12,则
a =______;常数项是________.
答案 2 60
解析 由于二项展开式的通项T k +1=C k 6x
6-k
⎝ ⎛⎭
⎪⎫-a x 2k =(-a )k C k 6x 6-3k ,令6-3k =3,则k =1,所以(-a )C 1
6=-6a =-12,a =2;令6-3k =0,则k =2,所以常数项是(-2)2C 2
6=4×15=60. 题型二 二项式系数的和与各项的系数和问题
例3 (1)(a +x )(1+x )4
的展开式中x 的奇数次幂项的系数之和为32,则a =____________. 答案 3
解析 设(a +x )(1+x )4
=a 0+a 1x +a 2x 2
+a 3x 3
+a 4x 4
+a 5x 5
, 令x =1,得16(a +1)=a 0+a 1+a 2+a 3+a 4+a 5,① 令x =-1,得0=a 0-a 1+a 2-a 3+a 4-a 5.② ①-②,得16(a +1)=2(a 1+a 3+a 5),
即展开式中x 的奇数次幂的系数之和为a 1+a 3+a 5=8(a +1),所以8(a +1)=32,解得a =3.
(2)若(x +2+m )9
=a 0+a 1(x +1)+a 2(x +1)2
+…+a 9(x +1)9
,且(a 0+a 2+…+a 8)2
-(a 1+a 3+…+a 9)2
=39
,则实数m 的值为________. 答案 1或-3
解析 令x =0,则(2+m )9
=a 0+a 1+a 2+…+a 9,
令x =-2,则m 9
=a 0-a 1+a 2-a 3+…-a 9, 又(a 0+a 2+…+a 8)2
-(a 1+a 3+…+a 9)2
=(a 0+a 1+a 2+…+a 9)(a 0-a 1+a 2-a 3+…+a 8-a 9)=39
, ∴(2+m )9
·m 9
=39
,∴m (2+m )=3, ∴m =-3或m =1.
(3)若⎝
⎛⎭
⎪⎫x 2-1x n 的展开式中含x 的项为第6项,设(1-3x )n =a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n
,则a 1+
a 2+…+a n 的值为________.
答案 255
解析 ⎝
⎛⎭
⎪⎫x 2-1x n
展开式的第k +1项为
T k +1=C k n (x 2)
n -k ·⎝ ⎛⎭
⎪⎫
-1x k =C k n (-1)k x 2n -3k
, 当k =5时,2n -3k =1,∴n =8. 对(1-3x )8
=a 0+a 1x +a 2x 2
+…+a 8x 8
, 令x =1,得a 0+a 1+…+a 8=28
=256. 又当x =0时,a 0=1, ∴a 1+a 2+…+a 8=255.
思维升华 (1)“赋值法”普遍适用于恒等式,对形如(ax +b )n ,(ax 2+bx +c )m
(a ,b ,c ∈R )的式子求其展开式的各项系数之和,常用赋值法.
(2)若f (x )=a 0+a 1x +a 2x 2
+…+a n x n
,则f (x )展开式中各项系数之和为f (1),奇数项系数之和为a 0+a 2+a 4+…=
f (1)+f (-1)
2
,偶数项系数之和为a 1+a 3+a 5+…=
f (1)-f (-1)
2
.
跟踪训练2 已知(1-2x )7
=a 0+a 1x +a 2x 2
+…+a 7x 7
. 求:(1)a 1+a 2+…+a 7; (2)a 1+a 3+a 5+a 7; (3)a 0+a 2+a 4+a 6;
(4)|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 7|.
解 令x =1,则a 0+a 1+a 2+a 3+a 4+a 5+a 6+a 7 =-1.①
令x =-1,则a 0-a 1+a 2-a 3+a 4-a 5+a 6-a 7=37
.② (1)∵a 0=C 0
7=1,∴a 1+a 2+a 3+…+a 7=-2. (2)(①-②)÷2,
得a 1+a 3+a 5+a 7=-1-37
2
=-1094.
(3)(①+②)÷2,
得a 0+a 2+a 4+a 6=-1+3
7
2
=1093.
(4)方法一 ∵(1-2x )7
展开式中,a 0,a 2,a 4,a 6大于零,而a 1,a 3,a 5,a 7小于零, ∴|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 7|=(a 0+a 2+a 4+a 6)-(a 1+a 3+a 5+a 7)=1093-(-1094)=2187.
方法二 |a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 7|即为(1+2x )7
展开式中各项的系数和,令x =1, ∴|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 7|=37
=2187.
题型三 二项式定理的应用
例4 (1)设a ∈Z 且0≤a <13,若512012+a 能被13整除,则a 等于( )
A.0B.1C.11D.12 答案 D 解析 51
2012
+a =(52-1)2012
+a =C 02012·52
2012
-C 12012·52
2011
+…+C 20112012·52·(-1)
2011

C 2012
2012·(-1)2012
+a ,
∵C 0
2012·52
2012
-C 1
2012·52
2011
+…+C 20112012·52·(-1)
2011
能被13整除且51
2012
+a 能被13整除,
∴C 20122012·(-1)2012
+a =1+a 也能被13整除,因此a 的值为12.
(2)设复数x =2i 1-i
(i 是虚数单位),则C 12017x +C 22017x 2+C 32017x 3+…+C 20172017x 2017
等于( ) A.i B.-i C.-1+i D.-1-i
答案 C 解析 x =
2i 1-i =2i (1+i )(1-i )(1+i )
=-1+i , C 1
2017x +C 2
2017x 2
+C 3
2017x 3
+…+C 20172017x 2017
=(1+x )
2017
-1=i
2017
-1=i -1.
思维升华 (1)逆用二项式定理的关键
根据所给式子的特点结合二项展开式的要求,使之具备二项式定理右边的结构,然后逆用二项式定理求解.
(2)利用二项式定理解决整除问题的思路 ①观察除式与被除式间的关系; ②将被除式拆成二项式; ③结合二项式定理得出结论.
跟踪训练 3 (1)1-90C 1
10+902C 2
10-903C 3
10+…+(-1)k 90k C k 10+…+9010C 10
10除以88的余数是( )
A.-1
B.1
C.-87
D.87 答案 B
解析 1-90C 1
10+902C 2
10-903C 3
10+…+(-1)k 90k C k 10+…+9010C 1010=(1-90)10=8910=(88+1)10
=8810
+C 1
10889
+…+C 9
1088+1, ∵前10项均能被88整除,∴余数是1. (2)若(1-2x )2018
=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 2018x
2018
,则a 12+a 222+…+a 2018
2
2018=________.
答案 -1
解析 当x =0时,左边=1,右边=a 0,∴a 0=1. 当x =12时,左边=0,右边=a 0+a 12+a 222+…+a 2018
22018,
∴0=1+a 12+a 222+…+a 2018
22018, 即a 12+a 222+…+a 2018
2
2018=-1.
1.在⎝
⎛⎭
⎪⎫x 2-2x 6
的展开式中,常数项为( )
A.-240
B.-60
C.60
D.240 答案 D
解析 ⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2-2x 6的展开式中,通项公式为T k +1=C k 6(x 2)6-k ⎝ ⎛⎭
⎪⎫-2x k =(-2)k C k 6x 12-3k
,令12-3k =0,
得k =4,故常数项为T 5=(-2)4C 4
6=240,故选D.
2.(2018·杭州质检)二项式⎝ ⎛⎭
⎪⎫2x -1x 5的展开式中含x 3
项的系数是( )
A.80
B.48
C.-40
D.-80 答案 D
解析 ∵⎝ ⎛⎭⎪⎫2x -1x 5展开式的通项为T k +1=C k 5(2x )5-k ·⎝ ⎛⎭
⎪⎫-1x k =(-1)k 25-k C k 5x 5-2k
,5-2k =3,则
k =1,∴含x 3的项为T 2=(-1)124C 15x 3=-80x 3
,其中系数为-80,故选D.
3.(x +y )(2x -y )6的展开式中x 4y 3
的系数为( ) A.-80B.-40C.40D.80 答案 D
解析 (2x -y )6
的展开式的通项公式为T k +1=C k 6(2x )
6-k
(-y )k ,当k =2时,T 3=240x 4y 2
,当k
=3时,T 4=-160x 3y 3,故x 4y 3
的系数为240-160=80,故选D. 4.(1+3x )n 的展开式中x 5与x 6的系数相等,则x 4
的二项式系数为( ) A.21B.35C.45D.28 答案 B
解析 ∵T k +1=C k n (3x )k =3k C k n x k ,由已知得35C 5n =36C 6n ,即C 5n =3C 6n ,∴n =7,因此,x 4
的二项式系数为C 4
7=35,故选B.
5.(2018·浙江省考前热身联考)⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x 2+4x 2+43
展开式的常数项为( )
A.120
B.160
C.200
D.240 答案 B
解析 ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2+4x 2+43=⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +2x 6,展开式的通项为T k +1=C k 6·⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x 6-k ·(2x )k =C k 62k x 2k -6
,令2k -
6=0,可得k =3,故展开式的常数项为160.
6.若在(x +1)4
(ax -1)的展开式中,x 4
项的系数为15,则a 的值为( ) A.-4B.52C.4D.72
答案 C
解析 ∵(x +1)4
(ax -1)=(x 4
+4x 3
+6x 2
+4x +1)(ax -1),∴x 4
项的系数为4a -1=15,∴a =4.
7.(2018·浙江省重点中学高三调研)⎝ ⎛⎭⎪⎫1x -2x 29的展开式中,除常数项外,各项系数的和为
( )
A.-671
B.671
C.672
D.673 答案 B
解析 令x =1,可得该二项展开式各项系数之和为-1.因为该二项展开式的通项公式为T k +1
=C k 9⎝ ⎛⎭
⎪⎫1x
9-k ·(-2x 2)k =C k 9(-2)k ·x 3k -9
,令3k -9=0,得k =3,所以该二项展开式中的常数
项为C 3
9(-2)3
=-672,所以除常数项外,各项系数的和为-1-(-672)=671,故选B. 8.若(1-3x )2018
=a 0+a 1x +…+a 2018x 2018
,x ∈R ,则a 1·3+a 2·32+…+a 2018·3
2018
的值为( )
A.2
2018
-1B.8
2018
-1C.2
2018
D.8
2018
答案 B
解析 由已知,令x =0,得a 0=1,令x =3,得a 0+a 1·3+a 2·32
+…+a 2018·32018
=(1-9)
2018
=8
2018
,所以a 1·3+a 2·32+…+a 2018·3
2018
=8
2018
-a 0=8
2018
-1,故选B.
9.(2018·绍兴诸暨期末)已知(2x +1)6
=a 6(x +1)6
+a 5(x +1)5
+a 4(x +1)4
+…+a 1(x +1)+
a 0,则a 0+a 1+a 2+…+a 6=________,a 2=________.
答案 1 60
解析 令x =0,即得16
=a 6+a 5+…+a 1+a 0,
又(2x +1)6
=[2(x +1)-1]6
的展开式的通项为T k +1=C k 6[2(x +1)]6-k
(-1)k

则a 2=C 4622
·(-1)4
=60.
10.(2018·杭州四校联考)已知⎝
⎛⎭⎪⎪⎫
ax +13x n 的展开式中只有第7项的二项式系数最大,则n =________;若含x 8
项的系数为55128,则常数项为________.
答案 12
552
解析 因为展开式中只有第7项的二项式系数最大,所以展开式共有13项,n =12,则二项展开式的通项T k +1=14121212123
3
12
12
C C k k
k k k
k k a x
x
a
x
-----=,令12-4
3
k =8,得k =3,所以C 312a
9

55128,得12×11×106×a 9=55128,得a 9
=1512,即a =12
. 令12-4
3
k =0,得k =9,
故常数项为T 10=C 912a 3
=12×11×106×⎝ ⎛⎭⎪⎫123=552.
11.9192
除以100的余数是________. 答案 81
解析 9192
=(90+1)92
=C 0
929092
+C 1
929091
+…+C 90
92902
+(C 91
9290+C 92
92)=k ×100+92×90+1=
k ×100+82×100+81(k 为正整数),所以9192除以100的余数是81.
12.若(1+x +x 2)6
=a 0+a 1x +a 2x 2
+…+a 12x 12
,则a 2+a 4+…+a 12=__________.(用数字作答) 答案 364
解析 令x =1,得a 0+a 1+a 2+…+a 12=36
, 令x =-1,得a 0-a 1+a 2-…+a 12=1, ∴a 0+a 2+a 4+…+a 12=36
+1
2.
令x =0,得a 0=1,
∴a 2+a 4+…+a 12=36
+1
2
-1=364.
13.(2014·浙江)在(1+x )6
(1+y )4
的展开式中,记x m y n
项的系数为f (m ,n ),则f (3,0)+
f (2,1)+f (1,2)+f (0,3)等于( )
A.45
B.60
C.120
D.210
答案 C
解析 因为f (m ,n )=C m 6C n 4,
所以f (3,0)+f (2,1)+f (1,2)+f (0,3)
=C 36C 04+C 26C 14+C 16C 24+C 06C 34=120.
14.已知⎝ ⎛⎭⎪⎫x -12x n (n ∈N *)的展开式中所有项的二项式系数之和、系数之和分别为p ,q ,则p +64q 的最小值为______.
答案 16
解析 显然p =2n .令x =1,得q =12
n . 所以p +64q =2n +642
n ≥22n ·642
n =16, 当且仅当2n =642
n , 即n =3时取等号,此时p +64q 的最小值为16.
15.(2018·金华模拟)若(3-2x )10=a 0+a 1x +a 2x 2+a 3x 3+…+a 10x 10,则a 1+2a 2+3a 3+4a 4+…+10a 10=________.
答案 -20
解析 对原等式两边求导,得-20(3-2x )9=a 1+2a 2x +3a 3x 2+…+10a 10x 9,令x =1,得a 1+2a 2+3a 3+4a 4+…+10a 10=-20. 16.若⎝
⎛⎭⎪⎪⎫x +24x n 展开式中前三项的系数和为163,求: (1)展开式中所有x 的有理项;
(2)展开式中系数最大的项.
解 易求得展开式前三项的系数为1,2C 1n ,4C 2
n .
由题意得1+2C 1n +4C 2n =163,可得n =9.
(1)设展开式中的有理项为T k +1,
由T k +1=C k 9(x )9-k ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫24x k =183492C k k k x -, 又∵0≤k ≤9,∴k =2,6.
故有理项为T 3=183222
492C x -⨯⋅=144x 3

1836
66
4792C 5 376.T x -⨯⋅⋅==
(2)设展开式中T k +1项的系数最大,则⎩⎪⎨⎪⎧ 2k C k 9≥2k +1C k +19,2k C k 9≥2k -1C k -19,
∴173≤k ≤203
, 又∵k ∈N ,∴k =6,
故展开式中系数最大的项为T 7=5376.。

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