高中数学选择性必修三 6 3 1 二项式定理
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答案 240
5.x2-1x8的展开式中 x7 的系数为__________(用数字作答). 解析 二项展开式的通项 Tk+1=Ck8(x2)8-k-1xk=(-1)kCk8x16-3k,令 16-3k=7,得 k=3, 故 x7 的系数为-C38=-56. 答案 -56
当 9-2k=3 时,解得 k=3,代入得 x3 的系数为 C39(-a)3=-84,解得 a=1.
(2)由题意得 n=6,∴Tk+1=2kCk6x6-2k, 令 6-2k=0 得 k=3,∴常数项为 23C36=160.
答案 (1)1 (2)160
一、素养落地 1.通过本节的学习,进一步提升数学抽象及逻辑推理素养. 2.注意区分项的二项式系数与系数的概念.要牢记 Cnkan-kbk 是展开式的第 k+1 项,不
角度 2 由二项展开式某项的系数求参数问题
【例 4】 若(x2-a)x+1x10的展开式中 x6 的系数为 30,则 a 等于(
)
1 A.3
1 B.2
C.1
D.2
解析 x+1x10的展开式的通项是
Tk+1=Ck10·x10-k·1xk=Ck10·x10-2k,
x+1x10的展开式中含 x4(当 k=3 时)、x6(当 k=2 时)项的系数分别为 C310,C210.
3
解 由通项 Tk+1=(-1)k·Ck6·26-k·x3-2k,
知第 4 项的二项式系数为 C36=20, 第 4 项的系数为(-1)3·C36·23=-160.
【迁移2】 (变设问)本例问题(2)条件不变,问题改为“求展开式中x5的系数”,该如 何求解? 解 设展开式中第k+1项为含x5的项,则 Tk+1=(-1)k·Ck9·x9-2k,
A.-5
B.5
C.-10
D.10
解析 (1-x)5 中 x3 的系数-C35=-10,-(1-x)6 中 x3 的系数为-C36·(-1)3=20,
故(1-x)5-(1-x)6 的展开式中 x3 的系数为 10.
答案 D
4.二项式2x+x126的展开式中,常数项是__________. 解析 二项式2x+x126的第 k+1 项为 Tk+1=Ck6(2x)6-k·x12k=Ck6·26-k·x6-3k,令 6-3k=0, 解得 k=2,所以常数项是 C26·24=240.
【例 2】
(1)求二项式2
x-1x6的展开式中第 6 项的二项式系数和第 6 项的系数;
(2)求x-1x9的展开式中 x3 的系数.
解 (1)由已知得二项展开式的通项为
Tk+1=Ck6(2 x)6-k·-1xk=26-kCk6·(-1)k·x3-32k,
3
9
∴T6=26-5C56·(-1)5·x3-2×5=-12x-2.
【训练 3】 (1)若x-ax9的展开式中 x3 的系数是-84,则 a=__________. (2)已知 n 为等差数列-4,-2,0,…的第六项,则x+2xn的二项展开式的常数项是 __________. 解析 (1)展开式的通项为 Tk+1=Ck9x9-k(-a)k1xk
=C9k·(-a)kx9-2k(0≤k≤9,k∈N).
题型三 与展开式中的特定项有关的问题
角度 1 求展开式中的特定项
【例 3】 x2-21x6的展开式中,常数项是(
A.-54
5 B.4
C.-1156
) 15
D.16
解析 x2-21x6展开式的通项 Tk+1=Ck6(x2)6-k-21xk=-12kCk6x12-3k, 令12-3k=0,解得k=4. 所以常数项为-124C46=1156. 答案 D
因为(x2-a)x+1x10的展开式中含 x6 的项由 x2 与x+1x10展开式中含 x4 的项的乘积以及- a 与x+1x10展开式中含 x6 的项的乘积两部分构成,因此由题意得 C310-aC210=120-45a =30,由此解得 a=2.
答案 D
规律方法 求展开式中特定项的方法 求展开式中特定项的关键是抓住其通项公式,求解时先准确写出通项,再把系数和字 母分离, 根据题目中所指定的字母的指数所具有的特征,列出方程或不等式即可求 解.有理项问题的解法,要保证字母的指数一定为整数.
6.3 二项式定理 6.3.1 二项式定理
课标要求 1.能用多项式运算法则和计数原理证 明二项式定理. 2.掌握二项式定理及其展开式的通项 公式.
素养要求
通过学习二项式定理的有关内容,提 升逻辑推理素养及数学运算素养.
新知探究
牛顿善于在日常生活中思考,他取得了科学史上一个又一个 重要的发现,有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小 差,他脑海中只剩下了无穷量的二项式定理,他抓住了姑娘 的手,错误地把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛的 姑娘大叫,离他而去. 问题 什么是二项式定理?
)
A.-10
B.10
C.-5
D.5
解析 x-1x5展开式的通项为 Tk+1=Ck5x5-k-1xk=(-1)kCk5x5-2k,令 5-2k=3,得 k=1, ∴含 x3 项的二项式系数为 C15=5.
答案 D
2.x2-x235展开式中的常数项为(
)
A.80
B.-80
C.40
D.-40
解析 x2-x235展开式的通项为 Tk+1=Ck5(x2)5-k-x23k=(-2)kCk5x10-5k,令 10-5k=0,得
通项
Tk+1=__C__nka_n_-_k_b_k ____
二项式定理的特例 (1+x)n=C0n+C1nx+C2nx2+…+Cknxk+…+Cnnxn
拓展深化 [微判断] 1.(a+b)n的展开式中共有n项.
提示 (a+b)n的展开式中共有n+1项. 2.在公式中,交换a,b的顺序对各项没有影响.
2.若(1+ 2)4=a+b 2(a,b 为有理数),则 a+b 等于( )
A.33
B.29
C.23
D.19
解析 ∵(1+ 2)4=1+4 2+12+8 2+4=17+12 2=a+b 2,又∵a,b 为有理数, ∴a=17,b=12.∴a+b=29. 答案 B
3.在(1-x)5-(1-x)6的展开式中,含x3的项的系数是( )
提示 交换a,b的顺序各项都发生变化. kan-kbk 是(a+b)n 展开式中的第 k 项.
提示 Cnkan-kbk 是(a+b)n 展开式中的第 k+1 项. 4.(a-b)n 与(a+b)n 的二项式展开式的二项式系数相同.
( ×) (× ) (× ) (√ )
[微训练]
1.x-1x5的展开式中含 x3 项的二项式系数为(
令 9-2k=5,得 k=2, 即展开式中的第 3 项含 x5,且系数为(-1)2·C29=36.
规律方法 (1)求二项展开式的特定项的常见题型 ①求第 k 项,Tk=Ckn-1an-k+1bk-1;②求含 xk 的项(或 xpyq 的项);③求常数项;④求有理 项. (2)求二项展开式的特定项的常用方法 ①对于常数项,隐含条件是字母的指数为 0(即 0 次项); ②对于有理项,一般是先写出通项公式,其所有的字母的指数恰好都是整数的项.解这 类问题必须合并通项公式中同一字母的指数,根据具体要求,令其属于整数,再根据数 的整除性来求解; ③对于二项展开式中的整式项,其通项公式中同一字母的指数应是非负整数,求解方式 与求有理项一致.
解
(1)法一
3
x+ 1x4=(3
x)4+C14(3
x)3·
1x+C24(3
x)2·
1x2+
C34(3
x)·
1x3+C44
1x4=81x2+108x+54+1x2+x12.
法二
3
x+ 1x4=3x+x 14
=
1 x2
(1
+
3x)4
=
1 x2
·1+C14·3x+C24(3x)2+C34(3x)3+C44(3x)4
【训练1】 化简:(2x+1)5-5(2x+1)4+10(2x+1)3-10(2x+1)2+5(2x+1)-1.
解 原式=C05(2x+1)5-C15(2x+1)4+C25(2x+1)3-C35(2x+1)2+C45(2x+1)-C55(2x+1)0= [(2x+1)-1]5=(2x)5=32x5. 题型二 二项展开式通项的应用
要误认为是第 k 项. 3.求解特定项时必须合并通项中同一字母的指数,根据具体要求,令其为特定值.
二、素养训练
1.1-2C1n+4C2n-8C3n+…+(-2)nCnn等于( )
A.1
逆用二项式定理,将1看成公式中的a,-2看成公式中的b,可得原式= (1-2)n=(-1)n. 答案 C
答案 44
规律方法 (1)(a+b)n的二项展开式有n+1项,是和的形式,各项的幂指数规律是: ①各项的次数和等于n;②字母a按降幂排列,从第一项起,次数由n逐项减1直到0; 字母b按升幂排列,从第一项起,次数由0逐项加1直到n. (2)逆用二项式定理可以化简多项式,体现的是整体思想.注意分析已知多项式的 特点,向二项展开式的形式靠拢.
∴第 6 项的二项式系数为 C56=6, 第 6 项的系数为-12.
(2)设展开式中的第k+1项为含x3的项,则 Tk+1=Ck9x9-k·-1xk=(-1)k·C9k·x9-2k, 令9-2k=3,得k=3, 即展开式中第4项含x3, 其系数为(-1)3·C39=-84.
【迁移1】 (变设问)本例问题(1)条件不变,问题改为“求第4项的二项式系数和第4项 的系数”.
【训练 2】
已知二项式3
x-32x10.
(1)求展开式的第4项的二项式系数;
(2)求展开式的第4项的系数;
(3)求展开式的第4项.
解
3
x-32x10的展开式的通项是
Tk+1=Ck10(3 x)10-k-32xk=C1k0310-k-23k·x10-2 3k(k=0,1,2,…,10).
(1)展开式的第 4 项(k=3)的二项式系数为 C310=120. (2)展开式的第 4 项的系数为 C31037-233=-77 760. (3)展开式的第 4 项为 T4=T3+1=-77 760 x.
提示 (a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Cknan-kbk+…+Cnnbn 即为二项式定理.
二项式定理及其相关概念
注意二项式系数与系数的概念
二项式定理
公式(a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Cknan-kbk+… +Cnnbn,称为二项式定理
二项式系数
___C__nk(_k_=__0_,__1_,__…__,__n_)
=
1 x2
(1
+
12x
+
54x2
+
108x3+81x4)=x12+1x2+54+108x+81x2. (2)原式=C0n(x+1)n+C1n(x+1)n-1(-1)+C2n(x+1)n-2(-1)2+…+Cnk(x+1)n-k(-1)k+…+ Cnn(-1)n=[(x+1)+(-1)]n=xn.
【迁移】 (变条件,变设问)若(1+ 3)4=a+b 3(a,b 为有理数),则 a+b=__________. 解析 ∵(1+ 3)4=1+C14×( 3)1+C24×( 3)2+C34×( 3)3+C44×( 3)4=1+4 3+18+ 12 3+9=28+16 3,∴a=28,b=16,∴a+b=28+16=44.
2.二项式(a+b)n与(b+a)n展开式中第k+1项是否相同? 提示 不同.(a+b)n 展开式中第 k+1 项为 Cnkan-kbk,而(b+a)n 展开式中第 k+1 项为 Cnkbn-kak.
题型一 二项式定理的正用、逆用
【例 1】
(1)求3
x+ 1x4的展开式.
(2)化简:C0n(x+1)n-C1n(x+1)n-1+C2n(x+1)n-2-…+(-1)kCkn(x+1)n-k+…+(-1)nCnn.
k=2,∴常数项为(-2)2C25=40.
答案 C
3.设S=(x-1)3+3(x-1)2+3(x-1)+1,则S等于__________. 解析 S=[(x-1)+1]3=x3. 答案 x3
[微思考] 1.二项式定理中,项的系数与二项式系数有什么区别?
提示 二项式系数与项的系数是两个不同的概念.二项式系数是指 C0n,C1n,…,Cnn, 它只与各项的项数有关,而与 a,b 的值无关,而项的系数是指该项中除变量外的常数 部分,它不仅与各项的项数有关,而且也与 a,b 的值有关.
5.x2-1x8的展开式中 x7 的系数为__________(用数字作答). 解析 二项展开式的通项 Tk+1=Ck8(x2)8-k-1xk=(-1)kCk8x16-3k,令 16-3k=7,得 k=3, 故 x7 的系数为-C38=-56. 答案 -56
当 9-2k=3 时,解得 k=3,代入得 x3 的系数为 C39(-a)3=-84,解得 a=1.
(2)由题意得 n=6,∴Tk+1=2kCk6x6-2k, 令 6-2k=0 得 k=3,∴常数项为 23C36=160.
答案 (1)1 (2)160
一、素养落地 1.通过本节的学习,进一步提升数学抽象及逻辑推理素养. 2.注意区分项的二项式系数与系数的概念.要牢记 Cnkan-kbk 是展开式的第 k+1 项,不
角度 2 由二项展开式某项的系数求参数问题
【例 4】 若(x2-a)x+1x10的展开式中 x6 的系数为 30,则 a 等于(
)
1 A.3
1 B.2
C.1
D.2
解析 x+1x10的展开式的通项是
Tk+1=Ck10·x10-k·1xk=Ck10·x10-2k,
x+1x10的展开式中含 x4(当 k=3 时)、x6(当 k=2 时)项的系数分别为 C310,C210.
3
解 由通项 Tk+1=(-1)k·Ck6·26-k·x3-2k,
知第 4 项的二项式系数为 C36=20, 第 4 项的系数为(-1)3·C36·23=-160.
【迁移2】 (变设问)本例问题(2)条件不变,问题改为“求展开式中x5的系数”,该如 何求解? 解 设展开式中第k+1项为含x5的项,则 Tk+1=(-1)k·Ck9·x9-2k,
A.-5
B.5
C.-10
D.10
解析 (1-x)5 中 x3 的系数-C35=-10,-(1-x)6 中 x3 的系数为-C36·(-1)3=20,
故(1-x)5-(1-x)6 的展开式中 x3 的系数为 10.
答案 D
4.二项式2x+x126的展开式中,常数项是__________. 解析 二项式2x+x126的第 k+1 项为 Tk+1=Ck6(2x)6-k·x12k=Ck6·26-k·x6-3k,令 6-3k=0, 解得 k=2,所以常数项是 C26·24=240.
【例 2】
(1)求二项式2
x-1x6的展开式中第 6 项的二项式系数和第 6 项的系数;
(2)求x-1x9的展开式中 x3 的系数.
解 (1)由已知得二项展开式的通项为
Tk+1=Ck6(2 x)6-k·-1xk=26-kCk6·(-1)k·x3-32k,
3
9
∴T6=26-5C56·(-1)5·x3-2×5=-12x-2.
【训练 3】 (1)若x-ax9的展开式中 x3 的系数是-84,则 a=__________. (2)已知 n 为等差数列-4,-2,0,…的第六项,则x+2xn的二项展开式的常数项是 __________. 解析 (1)展开式的通项为 Tk+1=Ck9x9-k(-a)k1xk
=C9k·(-a)kx9-2k(0≤k≤9,k∈N).
题型三 与展开式中的特定项有关的问题
角度 1 求展开式中的特定项
【例 3】 x2-21x6的展开式中,常数项是(
A.-54
5 B.4
C.-1156
) 15
D.16
解析 x2-21x6展开式的通项 Tk+1=Ck6(x2)6-k-21xk=-12kCk6x12-3k, 令12-3k=0,解得k=4. 所以常数项为-124C46=1156. 答案 D
因为(x2-a)x+1x10的展开式中含 x6 的项由 x2 与x+1x10展开式中含 x4 的项的乘积以及- a 与x+1x10展开式中含 x6 的项的乘积两部分构成,因此由题意得 C310-aC210=120-45a =30,由此解得 a=2.
答案 D
规律方法 求展开式中特定项的方法 求展开式中特定项的关键是抓住其通项公式,求解时先准确写出通项,再把系数和字 母分离, 根据题目中所指定的字母的指数所具有的特征,列出方程或不等式即可求 解.有理项问题的解法,要保证字母的指数一定为整数.
6.3 二项式定理 6.3.1 二项式定理
课标要求 1.能用多项式运算法则和计数原理证 明二项式定理. 2.掌握二项式定理及其展开式的通项 公式.
素养要求
通过学习二项式定理的有关内容,提 升逻辑推理素养及数学运算素养.
新知探究
牛顿善于在日常生活中思考,他取得了科学史上一个又一个 重要的发现,有一次,他在向一位姑娘求婚时思想又开了小 差,他脑海中只剩下了无穷量的二项式定理,他抓住了姑娘 的手,错误地把它当成通烟斗的通条,硬往烟斗里塞,痛的 姑娘大叫,离他而去. 问题 什么是二项式定理?
)
A.-10
B.10
C.-5
D.5
解析 x-1x5展开式的通项为 Tk+1=Ck5x5-k-1xk=(-1)kCk5x5-2k,令 5-2k=3,得 k=1, ∴含 x3 项的二项式系数为 C15=5.
答案 D
2.x2-x235展开式中的常数项为(
)
A.80
B.-80
C.40
D.-40
解析 x2-x235展开式的通项为 Tk+1=Ck5(x2)5-k-x23k=(-2)kCk5x10-5k,令 10-5k=0,得
通项
Tk+1=__C__nka_n_-_k_b_k ____
二项式定理的特例 (1+x)n=C0n+C1nx+C2nx2+…+Cknxk+…+Cnnxn
拓展深化 [微判断] 1.(a+b)n的展开式中共有n项.
提示 (a+b)n的展开式中共有n+1项. 2.在公式中,交换a,b的顺序对各项没有影响.
2.若(1+ 2)4=a+b 2(a,b 为有理数),则 a+b 等于( )
A.33
B.29
C.23
D.19
解析 ∵(1+ 2)4=1+4 2+12+8 2+4=17+12 2=a+b 2,又∵a,b 为有理数, ∴a=17,b=12.∴a+b=29. 答案 B
3.在(1-x)5-(1-x)6的展开式中,含x3的项的系数是( )
提示 交换a,b的顺序各项都发生变化. kan-kbk 是(a+b)n 展开式中的第 k 项.
提示 Cnkan-kbk 是(a+b)n 展开式中的第 k+1 项. 4.(a-b)n 与(a+b)n 的二项式展开式的二项式系数相同.
( ×) (× ) (× ) (√ )
[微训练]
1.x-1x5的展开式中含 x3 项的二项式系数为(
令 9-2k=5,得 k=2, 即展开式中的第 3 项含 x5,且系数为(-1)2·C29=36.
规律方法 (1)求二项展开式的特定项的常见题型 ①求第 k 项,Tk=Ckn-1an-k+1bk-1;②求含 xk 的项(或 xpyq 的项);③求常数项;④求有理 项. (2)求二项展开式的特定项的常用方法 ①对于常数项,隐含条件是字母的指数为 0(即 0 次项); ②对于有理项,一般是先写出通项公式,其所有的字母的指数恰好都是整数的项.解这 类问题必须合并通项公式中同一字母的指数,根据具体要求,令其属于整数,再根据数 的整除性来求解; ③对于二项展开式中的整式项,其通项公式中同一字母的指数应是非负整数,求解方式 与求有理项一致.
解
(1)法一
3
x+ 1x4=(3
x)4+C14(3
x)3·
1x+C24(3
x)2·
1x2+
C34(3
x)·
1x3+C44
1x4=81x2+108x+54+1x2+x12.
法二
3
x+ 1x4=3x+x 14
=
1 x2
(1
+
3x)4
=
1 x2
·1+C14·3x+C24(3x)2+C34(3x)3+C44(3x)4
【训练1】 化简:(2x+1)5-5(2x+1)4+10(2x+1)3-10(2x+1)2+5(2x+1)-1.
解 原式=C05(2x+1)5-C15(2x+1)4+C25(2x+1)3-C35(2x+1)2+C45(2x+1)-C55(2x+1)0= [(2x+1)-1]5=(2x)5=32x5. 题型二 二项展开式通项的应用
要误认为是第 k 项. 3.求解特定项时必须合并通项中同一字母的指数,根据具体要求,令其为特定值.
二、素养训练
1.1-2C1n+4C2n-8C3n+…+(-2)nCnn等于( )
A.1
逆用二项式定理,将1看成公式中的a,-2看成公式中的b,可得原式= (1-2)n=(-1)n. 答案 C
答案 44
规律方法 (1)(a+b)n的二项展开式有n+1项,是和的形式,各项的幂指数规律是: ①各项的次数和等于n;②字母a按降幂排列,从第一项起,次数由n逐项减1直到0; 字母b按升幂排列,从第一项起,次数由0逐项加1直到n. (2)逆用二项式定理可以化简多项式,体现的是整体思想.注意分析已知多项式的 特点,向二项展开式的形式靠拢.
∴第 6 项的二项式系数为 C56=6, 第 6 项的系数为-12.
(2)设展开式中的第k+1项为含x3的项,则 Tk+1=Ck9x9-k·-1xk=(-1)k·C9k·x9-2k, 令9-2k=3,得k=3, 即展开式中第4项含x3, 其系数为(-1)3·C39=-84.
【迁移1】 (变设问)本例问题(1)条件不变,问题改为“求第4项的二项式系数和第4项 的系数”.
【训练 2】
已知二项式3
x-32x10.
(1)求展开式的第4项的二项式系数;
(2)求展开式的第4项的系数;
(3)求展开式的第4项.
解
3
x-32x10的展开式的通项是
Tk+1=Ck10(3 x)10-k-32xk=C1k0310-k-23k·x10-2 3k(k=0,1,2,…,10).
(1)展开式的第 4 项(k=3)的二项式系数为 C310=120. (2)展开式的第 4 项的系数为 C31037-233=-77 760. (3)展开式的第 4 项为 T4=T3+1=-77 760 x.
提示 (a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Cknan-kbk+…+Cnnbn 即为二项式定理.
二项式定理及其相关概念
注意二项式系数与系数的概念
二项式定理
公式(a+b)n=C0nan+C1nan-1b+…+Cknan-kbk+… +Cnnbn,称为二项式定理
二项式系数
___C__nk(_k_=__0_,__1_,__…__,__n_)
=
1 x2
(1
+
12x
+
54x2
+
108x3+81x4)=x12+1x2+54+108x+81x2. (2)原式=C0n(x+1)n+C1n(x+1)n-1(-1)+C2n(x+1)n-2(-1)2+…+Cnk(x+1)n-k(-1)k+…+ Cnn(-1)n=[(x+1)+(-1)]n=xn.
【迁移】 (变条件,变设问)若(1+ 3)4=a+b 3(a,b 为有理数),则 a+b=__________. 解析 ∵(1+ 3)4=1+C14×( 3)1+C24×( 3)2+C34×( 3)3+C44×( 3)4=1+4 3+18+ 12 3+9=28+16 3,∴a=28,b=16,∴a+b=28+16=44.
2.二项式(a+b)n与(b+a)n展开式中第k+1项是否相同? 提示 不同.(a+b)n 展开式中第 k+1 项为 Cnkan-kbk,而(b+a)n 展开式中第 k+1 项为 Cnkbn-kak.
题型一 二项式定理的正用、逆用
【例 1】
(1)求3
x+ 1x4的展开式.
(2)化简:C0n(x+1)n-C1n(x+1)n-1+C2n(x+1)n-2-…+(-1)kCkn(x+1)n-k+…+(-1)nCnn.
k=2,∴常数项为(-2)2C25=40.
答案 C
3.设S=(x-1)3+3(x-1)2+3(x-1)+1,则S等于__________. 解析 S=[(x-1)+1]3=x3. 答案 x3
[微思考] 1.二项式定理中,项的系数与二项式系数有什么区别?
提示 二项式系数与项的系数是两个不同的概念.二项式系数是指 C0n,C1n,…,Cnn, 它只与各项的项数有关,而与 a,b 的值无关,而项的系数是指该项中除变量外的常数 部分,它不仅与各项的项数有关,而且也与 a,b 的值有关.