最新人教版高中数学选修2-3《二项式定理》学案

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1.3.1 二项式定理1.二项式定理(a +b )n =C 0n a n +C 1n a n -1b +…+C k n a n -k b k +…+C n n b n (n ∈N *)(1)这个公式叫做二项式定理.(2)展开式:等号右边的多项式叫做(a +b )n 的二项式的展开式,展开式中一共有____项.(3)二项式系数:各项的系数__(k ∈{0,1,2,…,n })叫做二项式系数.2.二项展开式的通项(a +b )n 展开式中第k +1项____________(k ∈{0,1,2,…,n })称为二项展开式的通项. 预习交流 (1)二项展开式的特点有哪些?(2)(x +1)n 的展开式共有11项,则n 等于( ).A .9B .10C .11D .12(3)⎝⎛⎭⎫2x -1x 7的展开式中第3项的二项式系数为__________,第6项的系数为__________,x 的次数为5的项为__________.答案:1.(2)n +1 (3)C k n2.T k +1=C k n an -k b k 预习交流:(1)提示:①项数:n +1项;②指数:字母a ,b 的指数和为n ,字母a 的指数由n 递减到0,同时b 的指数由0递增到n ;③通项公式T r +1=C r n an -r b r 指的是第r +1项,不是第r 项;④某项的二项式系数与该项的系数不是一个概念,Cr n 叫做二项式系数,而某一项的系数是指此项中除字母外的部分,如(1+2x )3的二项展开式中第3项的二项式系数为C 23=3,而该项的系数为C 23·22=12.(2)提示:B(3)提示:21 -84 -448x 5一、二项式定理的直接应用求⎝⎛⎭⎫3x +1x 4的展开式. 思路分析:直接利用二项式定理处理是基本的方法.但考虑到处理起来比较复杂,因此可以考虑将原式变形后再展开.化简:(x -1)5+5(x -1)4+10(x -1)3+10(x -1)2+5(x -1).熟记二项式(a +b )n 的展开式,是解决此类问题的关键,我们在解较复杂的二项式问题时,可根据二项式的结构特征进行适当变形,简化展开二项式的过程,使问题的解决更加简便.二、二项展开式中特定项(项的系数)的计算1.(2011山东高考,理14)若⎝⎛⎭⎫x -a x 26展开式的常数项为60,则常数a 的值为__________. 思路分析:利用二项式定理的通项公式求出不含x 的项即可.2.(2011天津高考,理5)在⎝⎛⎭⎪⎫x 2-2x 6的二项展开式中,x 2的系数为( ). A .-154 B .154 C .-38 D .38思路分析:利用二项展开式的通项公式求.1.(2011陕西高考,理4)(4x -2-x )6(x ∈R )展开式中的常数项是( ).A .-20B .-15C .15D .202.(2011广东高考,理10)x ⎝⎛⎭⎫x -2x 7的展开式中,x 4的系数是________.(用数字作答)求二项展开式的特定项问题,实质是考查通项T k +1=C k n a n -k b k 的特点,一般需要建立方程求k ,再将k 的值代回通项求解,注意k 的取值范围(k =0,1,2,…,n ).(1)第m 项:此时k +1=m ,直接代入通项;(2)常数项:即这项中不含“变元”,令通项中“变元”的幂指数为0建立方程; (3)有理项:令通项中“变元”的幂指数为整数建立方程.特定项的系数问题及相关参数值的求解等都可依据上述方法求解.三、二项式定理的应用(整除问题)试判断7777-1能否被19整除.思路分析:由于76是19的倍数,可将7777转化为(76+1)77用二项式定理展开.证明:32n +2-8n -9是64的倍数.用二项式定理解决a n +b 整除(或余数)问题时,一般需要将底数a写成除数m 的整数倍加上或减去r (1≤r <m )的形式,利用二项展开式求解.答案:活动与探究1:解法1:⎝⎛⎭⎫3x +1x 4=C 04(3x )4⎝⎛⎭⎫1x 0+C 14(3x )3·⎝⎛⎭⎫1x +C 24(3x )2⎝⎛⎭⎫1x 2+C 34(3x )⎝⎛⎭⎫1x 3+C 44(3x )0⎝⎛⎭⎫1x 4=81x 2+108x +54+12x +1x 2. 解法2:⎝⎛⎭⎫3x +1x 4=(3x +1)4x 2=1x 2(81x 4+108x 3+54x 2+12x +1)=81x 2+108x +54+12x +1x 2. 迁移与应用:解:原式=C 05(x -1)5+C 15(x -1)4+C 25(x -1)3+C 35(x -1)2+C 45(x -1)+C 55-1=[(x -1)+1]5-1=x 5-1.活动与探究2:1.4 解析:由二项式定理可知T r +1=C r 6x 6-r ⎝⎛⎭⎫-a x 2r =C r 6(-a )r x 6-3r , 令6-3r =0,得r =2,∴T 3=C 26(-a )2=60.∴15a =60.∴a =4.2.C 解析:设含x 2的项是二项展开式中第r +1项,则T r +1=C r 6⎝⎛⎭⎫x 26-r ·⎝⎛⎭⎫-2x r =C r 6⎝⎛⎭⎫126-r (-2)r x 3-r . 令3-r =2,得r =1.∴x 2的系数为C 16⎝⎛⎭⎫125(-2)=-38. 迁移与应用:1.C 解析:设第r +1项为常数项,T r +1=C r 622x (6-r )(-2-x )r =(-1)r ·C r 6212x -2rx -rx , ∴12x -3rx =0,∴r =4.∴常数项为T 5=(-1)4C 46=15.2.84 解析:⎝⎛⎭⎫x -2x 7的通项T r +1=C r 7x 7-r ⎝⎛⎭⎫-2x r =(-2)r C r 7x 7-2r .令7-2r =3得r =2. 因而⎝⎛⎭⎫x -2x 7展开式中含x 3项的系数为(-2)2·C 27=4×7×62=84.故x ⎝⎛⎭⎫x -2x 7的展开式中,x 4的系数为84.活动与探究3:解:7777-1=(76+1)77-1=7677+C 177·7676+C 277·7675+…+C 7677·76+C 7777-1=76(7676+C 1777675+C 2777674+…+C 7677).由于76能被19整除,因此7777-1能被19整除.迁移与应用:证明:∵32n +2-8n -9=9n +1-8n -9=(8+1)n +1-8n -9=8n +1+C 1n +1·8n +…+C n -1n +1·82+C n n +1·8+1-8n -9 =8n +1+C 1n +1·8n +…+C n -1n +1·82+8(n +1)+1-8n -9=8n +1+C 1n +1·8n +…+C n -1n +1·82=(8n -1+C 1n +1·8n -2+…+C n -1n +1)·64, 故32n +2-8n -9是64的倍数.1.⎝⎛⎭⎫x -1x 16的二项展开式中第4项是( ). A .C 216x 12 B .C 316x 10 C .-C 316x 10 D .C 416x 82.(2012天津高考,理5)在⎝⎛⎭⎫2x 2-1x 5的二项展开式中,x 的系数为( ). A .10 B .-10 C .40 D .-403.(2012山东省实验中学诊断,理6)二项式⎝⎛⎭⎫x 2+2x 10的展开式中的常数项是( ). A .第10项 B .第9项 C .第8项 D .第7项4.(2012湖南高考,理13)⎝⎛⎭⎫2x -1x 6的二项展开式中的常数项为________.(用数字作答)5.在(x +43y )20的展开式中,系数为有理数的项共有__________项. 6.(1-x )4·(1-x )3的展开式中x 2的系数是__________.答案:1.C 解析:展开式的通项公式为T r +1=C r 16·(x )16-r ·⎝⎛⎭⎫-1x r =(-1)r ·C r 16·x 16-2r , ∴第4项为T 4=(-1)3C 316·x 10=-C 316x 10.2.D 解析:T r +1=C r 5(2x 2)5-r ⎝⎛⎭⎫-1x r =(-1)r 25-r C r 5x 10-3r , ∴当10-3r =1时,r =3.∴(-1)325-3C 35=-40. 3.B 解析:展开式的通项公式为T r +1=C r 10x 20-2r ⎝⎛⎭⎫2x r =2r C r 10·x 20-5r 2,令20-5r 2=0,得r =8.∴常数项为第9项.4.-160 ⎝⎛⎭⎫2x -1x 6的通项为 T r +1=C r 6(2x )6-r ⎝⎛⎭⎫-1x r =(-1)r C r 626-r x 3-r .当3-r =0时,r =3.故(-1)3C 3626-3=-C 3623=-160.5.6 解析:∵T r +1=3r 4C r 20x 20-r y r (r =0,1,2,…,20)的系数为有理数, ∴r =0,4,8,12,16,20,共6项.6.-6 解析:展开式中的x 2项为C 14·(-x )1·C 23·(-x )2+C 24(-x )2C 03=-6x 2.。