2019-2020年高中数学《1.3.2 “杨辉三角”与二项式系数的性质》导学案 新人教A版选修2-3
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“杨辉三角与二项式系数的性质”说课一、教材分析:二项式系数性质是《二项式定理》的重要内容之一,教学应通过揭示二项式定理是代数中乘法公式的推广,了解二项式定理的推广过程,理解从特殊到一般的思维方法,培养学生的观察归纳能力、抽象思维能力和逻辑思维能力。
结合二项式定理介绍“杨辉三角”,对学生进行爱国主义教育,激励学生的民族自豪感。
二项式定理是组合知识与多项式知识的结合,教学时应特别注意让学生掌握二项展开式的通项公式。
二项展开式的性质有比较广泛的应用,尤其要注意赋值法在证明组和数等式时的应用。
发现从杨辉三角去探索二项式系数性质有助于学生掌握这部分知识,提高其数学能力。
二项展开式的性质运用涉及项、项数、系数、二项式系数等容易混淆的一些概念,还由于a,b 的变化使得计算比较复杂,教学时要抓住通项公式,并结合具体问题加以分析、比较,避免产生误解。
二、教学过程: 复习回顾:[引入]计算(a+b)n 展开式的二项式系数并填入下表:师:通过计算填表,你发现了什么?大家思考一下如何迅速准确地写出二项式系数?生:写出二项展开式的系数运用计算器,或者组和数公式。
每一行的系数具有对称性。
师:除此以外还有什么规律呢?上表写成如下形式:能借助上面的表示形式发现一些新的规律吗? [稍让学生思考]师:(首先从横向观察,启发学生发现规律1,纠正表达错误) 规律1:首末两项系数为1,与首末两项等距离的系数相等。
(再从上、下两行系数观察,画出斜线寻找规律2)规律2:除首末两项系数外,每一个数都等于它肩上两个数和。
师:再提问()7b a +=7652433425677213535217b ab b a b a b a b a b a a +++++++[由此类比、归纳提问学生,并一同写出()7a b +二项式系数(1,7,21,35,35,21,7,1)] 师:[归纳小结]启用观察、类比、归纳的方法我们得到二项式系数的两个规律,可见应用观察、分析、类比、归纳的方法是我们获得新知识的重要途径。
1.3.2“杨辉三角”与二项式系数的性质学习目标 1.了解“杨辉三角”与二项式系数之间的关系.2.掌握二项式系数的性质及其应用.3.掌握“赋值法”并会灵活运用.知识点一杨辉三角的特点1.在同一行中,每行两端都是1,与这两个1等距离的项的系数相等.2.在相邻的两行中,除1以外的每一个数都等于它“肩上”两个数的和,即C r n+1=C r-1n+C r n.知识点二二项式系数的性质对称性在(a+b)n展开式中,与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等,即C m n=C n -mn增减性与最大值增减性:当k<n+12时,二项式系数是逐渐增大的;当k>n+12时,二项式系数是逐渐减小的.最大值:当n为偶数时,中间一项的二项式系数2Cnn 最大;当n为奇数时,中间两项的二项式系数12Cnn-,12Cnn+相等,且同时取得最大值各二项式系数的和①C0n+C1n+C2n+…+C n n=2n②C0n+C2n+C4n+…=C1n+C3n+C5n+…=2n-11.杨辉三角的每一斜行数字的差成一个等差数列.(×)2.二项展开式的二项式系数和为C1n+C2n+…+C n n.(×)3.二项展开式中系数最大项与二项式系数最大项相同.(×)4.二项展开式项的系数是先增后减的.(×)一、与杨辉三角有关的问题例1(1)杨辉三角如图所示,杨辉三角中的第5行除去两端数字1以外,均能被5整除,则具有类似性质的行是()A.第6行B.第7行C.第8行D.第9行(2)如图,在杨辉三角中,斜线AB上方箭头所示的数组成一个锯齿形的数列:1,2,3,3,6,4,10,…,记这个数列的前n项和为S(n),则S(16)等于()A.144 B.146C.164 D.461答案(1)B(2)C解析(1)由题意,第6行为1,6,15,20,15,6,1,第7行为1,7,21,35,35,21,7,1,故第7行除去两端数字1以外,均能被7整除.(2)由题干图知,数列中的首项是C22,第2项是C12,第3项是C23,第4项是C13,…,第15项是C29,第16项是C19,所以S(16)=C12+C22+C13+C23+…+C19+C29=(C12+C13+…+C19)+(C22+C23+…+C29)=(C22+C12+C13+…+C19-C22)+(C33+C23+…+C29)=C210+C310-1=164.反思感悟解决与杨辉三角有关问题的一般思路(1)通过观察找出每一行数据间的相互联系以及行与行间数据的相互联系.(2)然后将数据间的这种联系用数学式表达出来,使问题得解.(3)注意观察方向:横看、竖看、斜看、连续看、隔行看,从多角度观察.跟踪训练1如图所示,在由二项式系数所构成的杨辉三角中,第________行中从左至右的第14个数与第15个数的比为2∶3.答案34解析由题意设第n行的第14个数与第15个数的比为2∶3,它等于二项展开式的第14项和第15项的二项式系数的比,所以C 13n ∶C 14n =2∶3,即14n -13=23,解得n =34,所以在第34行中,从左至右第14个数与第15个数的比是2∶3. 二、二项式系数的性质例2 已知f (x )=(3x 2+3x 2)n 展开式中各项的系数和比各项的二项式系数和大992. (1)求n ;(2)求展开式中二项式系数最大的项.解 (1)令x =1,则二项式各项系数的和为f (1)=(1+3)n =4n ,又展开式中各项的二项式系数之和为2n .由题意知,4n -2n =992. ∴(2n )2-2n -992=0, ∴(2n +31)(2n -32)=0, ∴2n =-31(舍去)或2n =32, ∴n =5.(2)由于n =5为奇数,∴展开式中二项式系数最大的项为中间的两项,它们分别为T 3=C 25323x ⎛⎫ ⎪⎝⎭·(3x 2)2=90x 6,T 4=C 35223x ⎛⎫ ⎪⎝⎭·(3x 2)3=223270.x 反思感悟 二项式系数最大的项的求法求二项式系数最大的项,根据二项式系数的性质对(a +b )n 中的n 进行讨论. ①当n 为奇数时,中间两项的二项式系数最大. ②当n 为偶数时,中间一项的二项式系数最大.跟踪训练2 (1)已知⎝⎛⎭⎫x +2x 2n 的展开式中,只有第6项的二项式系数最大,则n =________. 答案 10解析 只有第6项的二项系数最大,即C 5n 最大,所以n =10.(2)已知⎝⎛⎭⎫4x +1x n 展开式中的第4项是常数,则展开式中系数最大的项是( ) A .第7项 B .第8项C .第9项D .第8项和第9项答案 D解析 通项公式T k +1=C k n (4x )n -k⎝⎛⎭⎫1x k =C kn 54,n kx -∴T 4=C 3n 154n x为常数,∴n =15,又每项的系数与二项式系数相等,且n =15, ∴第8项和第9项的系数最大. 三、二项式系数和的应用例3 已知(1-2x )5=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 5x 5,求下列各式的值: (1)a 1+a 2+a 3+a 4+a 5; (2)|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 5|; (3)a 1+a 3+a 5.解 (1)令x =0得a 0=1,令x =1,得a 0+a 1+a 2+…+a 5=-1.① ∴a 1+a 2+…+a 5=-2.(2)令x =-1得a 0-a 1+a 2-a 3+a 4-a 5=35,②由(1-2x )5的通项公式T k +1=C k 5(-2)k ·x k知a 1,a 3,a 5为负值,a 0,a 2,a 4为正值, ∴|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 5|=a 0-a 1+a 2-a 3+a 4-a 5=35=243. (3)由①-②得a 1+a 3+a 5=-1-352=-122.反思感悟 (1)赋值法是求二项展开式系数及有关问题的常用方法,注意取值要有利于问题的解决,可以取一个值或几个值,也可以取几组值,解决问题时要避免漏项.(2)一般地,对于多项式f (x )=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n ,各项系数和为f (1),奇次项系数和为12[f (1)-f (-1)],偶次项系数和为12[f (1)+f (-1)],a 0=f (0).跟踪训练3 在二项式(2x -3y )9的展开式中,求: (1)二项式系数之和; (2)各项系数之和; (3)所有奇数项系数之和.解 设(2x -3y )9=a 0x 9+a 1x 8y +a 2x 7y 2+…+a 9y 9.(1)二项式系数之和为C 09+C 19+C 29+…+C 99=29.(2)各项系数之和为a 0+a 1+a 2+…+a 9, 令x =1,y =1,所以a 0+a 1+a 2+…+a 9=(2-3)9=-1. (3)令x =1,y =-1,可得 a 0-a 1+a 2-…-a 9=59, 又a 0+a 1+a 2+…+a 9=-1,将两式相加可得a 0+a 2+a 4+a 6+a 8=59-12,即所有奇数项系数之和为59-12.1.(2x -3)10的展开式中,奇数项的二项式系数和为( ) A .210B .29C.510-12D.-1-5102答案 B2.(1+x )2n (n ∈N *)的展开式中,系数最大的项是( ) A .第n2+1项B .第n 项C .第n +1项D .第n 项与第n +1项答案 C3.(2x -1)6展开式中各项系数和为m ,二项式系数和为n ,则m +n 的值为( ) A .129 B .65 C .63 D .33 答案 B解析 依题意,令x =1得m =1,又n =C 06+C 16+…+C 66=26=64,∴m +n =65.4.如图是一个类似杨辉三角的递推式,则第n 行的首尾两个数均为________.答案 2n -1解析 每行两端的数依次为1,3,5,7,9,…,故第n 行两端的数为2n -1. 5.(2-x )10=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 10x 10,则a 8=______. 答案 180解析 由题意可知,a 8是x 8的系数, 所以a 8=C 810·22=180.1.知识清单: (1)杨辉三角的应用. (2)二项式系数的性质. (3)二项式系数和的应用.2.方法归纳:归纳法、赋值法.3.常见误区:易将二项式系数和项的系数混淆;利用赋值法求二项式系数的和导致错误.。
第一章 1.3 1.3.2【基础练习】1.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)=( )A .45B .60C .120D .210【答案】C2.(2018年宁波模拟)若(1+mx )6=a 0+a 1x +a 2x 2+…+a 6x 6,且a 1+a 2+…+a 6=63,则实数m 的值为( )A .1或3B .-3C .1D .1或-3【答案】D3.设m 为正整数,(x +y )2m 展开式的二项式系数的最大值为a ,(x +y )2m+1展开式的二项式系数的最大值为b .若13a =7b ,则m =( )A .5B .6C .7D .8【答案】B【解析】(x +y )2m 展开式中二项式系数的最大值为C m 2m ,即a =C m 2m .同理b =C m 2m +1,∴13C m 2m=7C m 2m +1,即13·(2m )!m !m !=7·(2m +1)!m !(m +1)!,∴7(2m +1)m +1=13,解得m =6.4.设(x 2+1)(2x +1)9=a 0+a 1(x +2)+a 2(x +2)2+…+a 11(x +2)11,则a 0+a 1+a 2+…+a 11等于( )A .-2B .-1C .1D .2【答案】A【解析】令x =-1,得[(-1)2+1]×[2×(-1)+1]9=a 0+a 1(2-1)+a 2(2-1)2+…+a 11(2-1)11,∴a 0+a 1+a 2+…+a 11=-2.故选A.5.(2019年六安期末)在(1+x)2+(1+x)3+…+(1+x)8的展开式中,含x 2项的系数是________.(结果用数值表示)【答案】84 【解析】展开式中,含x 2项的系数是C 22+C 32+C 42+C 52+C 62+C 72+C 82=C 33+C 32+C 42+C 52+C 62+C 72+C 82=C 93=84.6.如图是一个类似杨辉三角的递推式,则第n 行的首尾两个数均为________.【答案】2n -17.(1-x )5(3+2x )9=a 0(x +1)14+a 1(x +1)13+…+a 13(x +1)+a 14,求: (1)a 0+a 1+…+a 14的值; (2)a 1+a 3+…+a 13的值.【解析】(1)令x =0,得a 0+a 1+…+a 14=39.(2)设A =a 0+a 2+…+a 14,B =a 1+a 3+…+a 13,则有A +B =39.令x =-2,有A -B =-35,联立方程组,解得a 1+a 3+…+a 13=39+352.8.在(3x -2y )20的展开式中,求: (1)二项式系数最大的项; (2)系数绝对值最大的项; (3)系数最大的项.【解析】(1)二项式系数最大的项是第11项, T 11=C 1020·310·(-2)10·x 10y 10=C 1020·610·x 10y 10. (2)设系数绝对值最大的项是第r +1项,于是⎩⎪⎨⎪⎧C r 20·320-r ·2r ≥C r +120·319-r ·2r +1,C r 20·320-r ·2r ≥C r -120·321-r ·2r -1.化简,得⎩⎪⎨⎪⎧3(r +1)≥2(20-r ),2(21-r )≥3r .解得725≤r ≤825.所以r =8,即T 9=C 820·312·28·x 12y 8是系数绝对值最大的项. (3)由于第9项系数绝对值最大且为正,所以第9项系数最大. T 9=C 820·312·28·x 12y 8. 【能力提升】A.-80B.-40C.40D.80【答案】D【解析】令x=1,可得展开式中各项系数的和为(1+a)(2-1)5=2,解得a=1,则(1+a x )(2x-1x )5=(2x-1x )5+1x(2x-1x )5.其中,(2x-1x )5的展开式的通项为T r+1=C 5r (2x)5-r(-1x )r =(-1)r 25-r C 5r x 5-2r ,其中不含常数项,令r=2得T 3=80x ,所以该展开式中常数项为80.故选D.10.若(x +1)5=a 5x 5+a 4x 4+a 3x 3+a 2x 2+a 1x +a 0,则(a 5+a 3+a 1)2-(a 4+a 2+a 0)2的值等于( )A .0B .-32C .32D .-1【答案】A【解析】令x =1得到25=a 5+a 4+a 3+a 2+a 1+a 0, 令x =-1得到0=-a 5+a 4-a 3+a 2-a 1+a 0,所以(a 5+a 3+a 1)2-(a 4+a 2+a 0)2=(a 5+a 4+a 3+a 2+a 1+a 0)(a 5-a 4+a 3-a 2+a 1-a 0)=0. 11.(2015年上海)在⎝⎛⎭⎫1+x +1x 2 01510的展开式中,x 2项的系数为________.(结果用数值表示)【答案】45【解析】⎝⎛⎭⎫1+x +1x 2 01510=⎣⎡⎦⎤(1+x )+1x 2 01510,其二项展开式的通项公式为T r +1=C r 10(1+x )10-r x -2 015r .当r >0时不合题意,故r =0,问题转化为求(1+x )10的展开式中x 2的系数,其二项展开式的通项公式为T k +1=C k 10x k ,令k =2,则x 2项的系数为C 210=45.12.(2019年江苏)设(1+x )n =a 0+a 1x +a 2x 2+…+a n x n ,n ≥4,n ∈N *.已知a 32=2a 2a 4. (1)求n 的值;(2)设(1+3)n =a +b 3,其中a ,b ∈N *,求a 2-3b 2的值. 【解析】(1)由(1+x )n =C n 0+C n 1x +C n 2x 2+…+C n n x n ,n ≥4,可得a 2=C n 2=12n (n -1),a 3=C n 3=16n (n -1)(n -2),a 4=C n 4=124n (n -1)(n -2)(n -3).由a 32=2a 2a 4,可得[16n (n -1)(n -2)]2=12n (n -1)·124n (n -1)(n -2)(n -3),化简得2(n -2)=3(n -3),解得n =5.(2)方法一:(1+3)5=C 50+C 513+C 52(3)2+C 53(3)3+C 54(3)4+C 55(3)5 =1+53+30+303+45+9 3 =76+443,又(1+3)n =a +b 3,其中a ,b ∈N *, 所以a =76,b =44. 所以a 2-3b 2=762-3×442=-32. 方法二:(1+3)5=a 0+a 13+a 2(3)2+a 3(3)3+a 4(3)4+a 5(3)5=a +b 3,则(1-3)5=a 0+a 1(-3)+a 2(-3)2+a 3(-3)3+a 4(-3)4+a 5(-3)5=a -b 3, 可得(a +b 3)(a -b 3)=(1+3)5(1-3)5, 即a 2-3b 2=(1-3)5=-32.。
1.3.2 “杨辉三角”与二项式系数的性质
【学习目标】
1.结合“杨辉三角”体会二项式系数的性质. 2.会求二项展开式中二项式系数最大的项. 3. 会对n
b a )(+中的b a ,赋值解决和的问题.
【复习】
1. 二项式定理:
2. 二项展开式的通项: 公式中的r n
C 叫做 【探究活动与知识点梳理】
(三)、二项式系数的性质:
①性质1: ,即
直线 将函数r n
C r f =)( ,},,2,1,0{n r ∈的图象分成对称的两部分,它是图象的对称轴. ②性质2:
当 时,二项式系数是逐渐增大的;
当 时,二项式系数是逐渐减小的;
当n 是偶数时,第 项的二项式系数最大;
当n 是奇数时,第 项的二项式系数最大.
③性质3: , 即
④ ,
即
【例题及练习】
例1. 画出函数r
C r f 6)(= ,}6,543,2,1,0{,,r ∈的图象.
例2. 试证明:在n
b a )(+的展开式中,奇数项的二项式系数的和等于偶数项的二项式系数的和.
练习:
1. 当n 为偶数时,n
b a )(+的二项式系数的最大值是
当n 为奇数时,n
b a )(+的二项式系数的最大值是
2. =+++1111311111C C C
3. =+++++++++++++1
1
221101210n n n n n n
n
n n n C C C C C C C C
4. =++++n n n n n C C C C 420。
2019-2020年高中数学《1.3.2 “杨辉三角”与二项式系数的性质》导学
案新人教A版选修2-3
一、预习目标
借助“杨辉三角”数表,掌握二项式系数的对称性,增减性与最大值。
二、预习内容
1、二项式定理:________________________________________________;
二项式系数:______________________________________________;
2、( 1+x) n=________________________________________________;
练一练:把( a+b) n(n=1,2,3,4,5,6)展开式的二项式系数填入课本P37的表格。
想一想:杨辉三角揭示了二项展开式的二项式系数的变化情况,那么杨辉三角有何特点?或者说二项式系数有何性质呢?
画一画:当n=6时,作出函数f(r)的图象,并结合图象分析二项式系数的性质。
课内探究学案
一、学习目标
①了解“杨辉三角”的特征,让学生偿试并发现二项式系数规律;
②通过探究,掌握二项式系数的性质,并能用它计算和证明一些简单的问题;
二、学习重难点:
学习重点:二项式系数的性质及其应用;
学习难点:杨辉三角的基本性质的探索和发现。
三、学习过程
(一)、杨辉三角的来历及规律
问题1:根据( a+b) n(n=1,2,3,4,5,6)展开式的二项式系数表,你能发现什么规律?
问题2:杨辉三角揭示了二项展开式的二项式系数的变化情况,那么杨辉三角有何特点?或者说二项式系数有何性质呢?
对于( a+b) n展开式的二项式系数,,,…,,从函数角度看,可看成是以r为自变量的函数f(r),其定义域是{0,1,2,…,n},令f(r)= ,定义域为{0,1,2,…,n}
问题3:当n=6时,作出函数f(r)的图象,并结合图象分析二项式系数的性质。
(二)二项式系数的重要性质
1、对称性:二项展开式中,与首末两端“等距离”的两项的二项式系数相等。
即= 分析:
2、增减性与最大值:二项式系数先增大后减小,中间取最大。
提示:(1)讨论与的大小关系。
(2)讨论与1的大小关系。
3、各项二项式系数的和:( a+b) n 的展开式中的各个二项式系数的和为2n
分析:赋值法的应用。
四、典型例题(性质4)
试证:在(a+b )n 的展开式中,奇数项的二项式系数的和等于偶数项的二项式系数的和。
分析:奇数项的二项式系数的和为+++…,
偶数项的二项式系数的和为+++…,
由于(a+b)n =a n +a n-1b+…+a n-k b k +…+b n 中的a,b 可以取任意实数,因此我们可以通过对a,b 适当赋值来得到上述两个系数和。
五、当堂检测
1、已知=a ,=b ,那么=__________;
2、(a+b )n 的各二项式系数的最大值是____________;
3、++…+=________;
4、=+++++++++++++11
211101210n n n n n n n n n n C C C C C C C C __________; 5、证明:+++…+ =2n-1 (n 是偶数) ;
课后练习与提高
1、在(a+b )20的展开式中,与第五项二项式系数相同的项是( )
(A )第15项 (B) 第16项 (C) 第17项 (D) 第18项
2、(1—x )13的展开式中系数最小的项是( )
(A )第6项 (B) 第7项 (C) 第8项 (D) 第9项
3若与同时取得最大值,则m=_____________
4、已知(1—2x )7=a 0+a 1x+a 2x 2+…+a 7x
7 则a 1+a 2+…+a 7=__________ a 1+a 3+ a 5+a 7=__________ a 0+a 2+ a 4+a 6=__________
5、已知()n 的展开式中前三项的二项式系数的和等于37,求展开式中二项式系数最大的项的系数.。