1.3.1二项式定理检测(1)
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学业分层测评(建议用时:45分钟)[学业达标]一、选择题1.设S =(x -1)3+3(x -1)2+3(x -1)+1,则S 等于( ) A .(x -1)3 B .(x -2)3 C .x 3D .(x +1)3【解析】 S =[(x -1)+1]3=x 3. 【答案】 C2.已知⎝ ⎛⎭⎪⎫x -1x 7 的展开式的第4项等于5,则x 等于( )A.17 B .-17 C .7D .-7 【解析】 T 4=C 37x 4⎝ ⎛⎭⎪⎫-1x 3=5,则x =-17. 【答案】 B3.若对于任意实数x ,有x 3=a 0+a 1(x -2)+a 2(x -2)2+a 3(x -2)3,则a 2的值为( )A .3B .6C .9D .12【解析】 x 3=[2+(x -2)]3,a 2=C 23×2=6. 【答案】 B4.使⎝ ⎛⎭⎪⎫3x +1x x n (n ∈N *)的展开式中含有常数项的最小的n 为( ) A .4 B .5 C .6D .7【解析】 T r +1=C r n (3x )n -r ⎝ ⎛⎭⎪⎫1x x r =C r n3n -rxn -52r ,当T r +1是常数项时,n -52r =0,当r =2,n =5时成立.【答案】 B5.(x 2+2)⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2-15的展开式的常数项是( )A .-3B .-2C .2D .3【解析】 二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 2-15展开式的通项为:T r +1=C r 5⎝ ⎛⎭⎪⎫1x 25-r ·(-1)r =C r 5·x 2r -10·(-1)r. 当2r -10=-2,即r =4时,有x 2·C 45x -2·(-1)4=C 45×(-1)4=5; 当2r -10=0,即r =5时,有2·C 55x 0·(-1)5=-2. ∴展开式中的常数项为5-2=3,故选D. 【答案】 D 二、填空题6.(2016·安徽淮南模拟)若⎝ ⎛⎭⎪⎫x +1x n 的展开式中第3项与第7项的二项式系数相等,则该展开式中1x 2的系数为________.【解析】 由题意知,C 2n =C 6n ,∴n =8.∴T k +1=C k 8·x 8-k ·⎝ ⎛⎭⎪⎫1x k =C k 8·x 8-2k ,当8-2k =-2时,k =5,∴1x 2的系数为C 58=56.【答案】 567.设二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫x -a x 6(a >0)的展开式中x 3的系数为A ,常数项为B .若B =4A ,则a 的值是________.【解析】 对于T r +1=C r 6x 6-r (-ax -12)r =C r 6(-a )r ·x 6-32r ,B =C 46(-a )4,A=C 26(-a )2.∵B =4A ,a >0,∴a =2. 【答案】 28.9192被100除所得的余数为________.【解析】 法一:9192=(100-9)92=C 092·10092-C 192·10091·9+C 292·10090·92-…+C 9292992,展开式中前92项均能被100整除,只需求最后一项除以100的余数.∵992=(10-1)92=C 092·1092-C 192·1091+…+C 9092·102-C 9192·10+1, 前91项均能被100整除,后两项和为-919,因余数为正,可从前面的数中分离出1 000,结果为1 000-919=81,故9192被100除可得余数为81.法二:9192=(90+1)92=C 092·9092+C 192·9091+…+C 9092·902+C 9192·90+C 9292. 前91项均能被100整除,剩下两项和为92×90+1=8 281,显然8 281除以100所得余数为81.【答案】 81 三、解答题9.化简:S =1-2C 1n +4C 2n -8C 3n +…+(-2)n C n n (n ∈N *).【解】 将S 的表达式改写为:S =C 0n +(-2)C 1n +(-2)2C 2n +(-2)3C 3n +…+(-2)n C n n =[1+(-2)]n =(-1)n .∴S =(-1)n=⎩⎪⎨⎪⎧1,n 为偶数时,-1,n 为奇数时.10.(2016·淄博高二检测)在⎝⎛⎭⎪⎫2x -1x 6的展开式中,求: (1)第3项的二项式系数及系数; (2)含x 2的项.【解】 (1)第3项的二项式系数为C 26=15,又T 3=C 26(2x )4⎝⎛⎭⎪⎫-1x 2=24·C 26x ,所以第3项的系数为24C 26=240. (2)T k +1=C k 6(2x )6-k ⎝⎛⎭⎪⎫-1x k=(-1)k 26-k C k 6x 3-k,令3-k =2,得k =1. 所以含x 2的项为第2项,且T 2=-192x 2.[能力提升]1.(2016·吉林长春期末)若C 1n x +C 2n x 2+…+C n n x n能被7整除,则x ,n 的值可能为( )A .x =4,n =3B .x =4,n =4C .x =5,n =4D .x =6,n =5【解析】 C 1n x +C 2n x 2+…+C n n x n =(1+x )n -1,分别将选项A 、B 、C 、D 代入检验知,仅C 适合.【答案】 C2.已知二项式⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x +13x n 的展开式中第4项为常数项,则1+(1-x )2+(1-x )3+…+(1-x )n 中x 2项的系数为( )A .-19B .19C .20D .-20【解析】 ⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫x +13x n 的通项公式为T r +1=C r n (x )n -r ·⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫13x r =C r n x n 2-5r 6,由题意知n 2-5×36=0,得n =5,则所求式子中的x 2项的系数为C 22+C 23+C 24+C 25=1+3+6+10=20.故选C.【答案】 C3.对于二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +x 3n (n ∈N *),有以下四种判断:①存在n ∈N *,展开式中有常数项;②对任意n ∈N *,展开式中没有常数项;③对任意n ∈N *,展开式中没有x 的一次项;④存在n ∈N *,展开式中有x 的一次项.其中正确的是________.【解析】 二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫1x +x 3n 的展开式的通项公式为T r +1=C r n x 4r -n,由通项公式可知,当n =4r (r ∈N *)和n =4r -1(r ∈N *)时,展开式中分别存在常数项和一次项.【答案】 ①与④4.求⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x +25的展开式的常数项. 【导学号:97270023】【解】 法一:由二项式定理得⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x +25=⎣⎢⎡⎦⎥⎤⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x +25=C 05·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 5+C 15·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 4·2+C 25·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 3·(2)2+C 35·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 2·(2)3+C 45·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x ·(2)4+C 55·(2)5. 其中为常数项的有: C 15⎝⎛⎭⎪⎫x 2+1x 4·2中的第3项:C 15C 24·⎝ ⎛⎭⎪⎫122·2; C 35·⎝ ⎛⎭⎪⎫x 2+1x 2·(2)3中的第2项:C 35C 12·12·(2)3;展开式的最后一项C 55·(2)5. 综上可知,常数项为C 15C 24·⎝ ⎛⎭⎪⎫122·2+C 35C 12·12·(2)3+C 55·(2)5=6322. 法二:原式=⎝⎛⎭⎪⎫x 2+22x +22x 5 =132x 5·[(x +2)2]5=132x 5·(x +2)10.求原式中展开式的常数项,转化为求(x +2)10的展开式中含x 5的项的系数,即C 510·(2)5,所以所求的常数项为C 510·(2)532=6322.。
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 .9 B .10 C .11 D .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 kn2.T k +1=C k n a n -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 a n -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,C rn 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 .-154B .154C .-38D .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 .-20 B .-15 C .15 D .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 an -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 +14x 2=1x 2(81x 4+108x 3+54x 2+12x +1)=81x 2+108x +54+12x +1x2.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 nn +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 12B .C 316x 10 C .-C 316x 10D .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 .10B .-10C .40D .-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 r5(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=3r4C r 20x20-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.。
1.3.1二项式定理一、选择题 1.(1+1x)4等于( )A .1+3x +6x 2+3x 3+1x 4B .1+4x +6x 2+4x 3+1x 4C .1+4x +5x 2+6x 3+1x 4D .1+6x +5x 2+4x 3+1x42.在⎝⎛⎭⎪⎫x 2-2x 6的二项展开式中,x 2的系数为( )A .-154 B.154C .-38 D.383.(x -2y )10的展开式中x 6y 4项的系数是( )A .840B .-840C .210D .-210 4.(x -13x )10的展开式中含x 的正整数指数幂的项数是( )A .1B .2C .4D .6 5.若(3x -132x)n 的展开式中含有非零常数项,则这样的正整数n 的最小值是( )A .3B .4C .5D .66.若(1+x )n 的展开式中x 2项的系数为a n ,则1a 2+1a 3+…+1a n的值( )A .大于2B .小于2C .等于2D .大于32二、填空题7.在(x -a )10的展开式中,x 7的系数是15,则实数a =________. 8.已知a =⎠⎛0π(sin x +cos x )d x ,则二项式(a x -1x)6展开式中含x 2项的系数是________. 9.设二项式(x -ax)(a >0)的展开式中x 3的系数为A,常数项为B.若B =4A,则a 的值是________. 三、解答题10.已知在(3x -33x)n 的展开式中,第6项为常数项.(1)求n ;(2)求含x 2的项的系数; (3)求展开式中所有的有理项.11.求证:32n +2-8n -9(n ∈N *)能被64整除.12.求(1+x+x2)8的展开式中x5的系数.——★参考答案★——一、选择题1[答案]B[解析]由(1+1x )4=C 04+C 141x +C 24(1x )2+C 34(1x )3+C 44(1x )4=1+4x +6x 2+4x 3+1x 4. 2[答案]C [解析]T r +1=C r 6(x 2)6-r ·(-2x)r =(-1)r 22r -6C r 6x 3-r,令3-r =2,则r =1,所以x 2的系数为(-1)1×2-4×C 16=-38,故选C . 3.[答案]A[解析]方法一:设二项展开式中的第(r +1)项为x 6y 4,则T r +1=C r 10x 10-r ·(-2y )r =(-1)r ·(2)r ·C r 10·x 10-r ·y r ,∴10-r =6.∴r =4.∴该项系数为(-1)4·(2)4·C 410=840.方法二:(x -2y )10可以看作是由10个括号形成的连乘积,而x 6y 4是10项中取6个x 、4个y ,∴系数是C 610x 6·C 44·(-2y )4中的系数.∴系数为C 610·22=840. 4.[答案]A[解析]展开式通项为T r +1=C r 10(x )10-r (-13x)r = C r 10(-13)r x 10-3r 2,若展开式中含x 的正整数指数幂,即5-32r ∈N *,且0≤r ≤10,r ∈N , 所以r =2,即含x 的正整数指数幂的项只有一项. 5.[答案]B[解析]T r +1=C r n (3x )n -r(-132x)r=C r n (3)n -r (-1)r (132)r ·x n -r ·x -r 3=C r n (3)n -r(-132)r xn -4r3,令n -43r =0,得n =43r .∴n 取最小值为4.6.[答案]B[解析]由题意知a n =C 2n =nn -12,∴1a n =2nn -1=2(1n -1-1n),从而1a 2+1a 3+…+1a n =2(1-12+12-13+…+1n -1-1n )=2(1-1n )<2.二、填空题7.[答案]-12[解析]T 4=C 310x 7(-a )3,则C 310(-a )3=15,解得a =-12. 8.[答案]-192[解析]由题意知,a =(-cos x +sin x )|π0=2,则展开式中x 2的系数为C 16·25·(-1)=-192.9.[答案]2[解析]展开式的通项为T k +1=C k 6x 6-k ·(-a )k x -k 2 =(-a )k C k 6x 6-3k2 ,故A =(-a )2C 26,B =(-a )4C 46,由B =4A ,得a 2=4,又a >0,故a =2. 三、解答题10.[解析](1)通项公式为T k +1=C k n x n -k 3(-3)k x ―k 3=C k n (-3)k xn -2k 3.∵第6项为常数项,∴k =5时有n -2k 3=0,即n =10.(2)令n -2k 3=2,得k =12(n -6)=2,∴所求的系数为C 210(-3)2=405. (3)根据通项公式,由题意得⎩⎪⎨⎪⎧10-2k3∈Z0≤k ≤10k ∈Z ,令10-2k3=R (R ∈Z),则10-2k =3R ,即k =5-32R .∵k ∈Z ,∴R 应为偶数.∴R 可取2,0,-2,即k 可取2,5,8. ∴第3项,第6项与第9项为有理项,它们分别为C 210(-3)2x 2,C 510(-3)5,C 810(-3)8x -2.11.证明:32n +2-8n -9=(8+1)n +1-8n -9=C 0n +18n +1+C 1n +18n +…+C n +1n +1-8n -9=C 0n +18n +1+C 1n +18n +…+C n -1n +1·82+8(n +1)+1-8n -9=C 0n +18n +1+C 1n +18n +…+C n -1n +182,该式每一项都含因式82,故能被64整除. 12.解:方法一:(1+x +x 2)8=[1+(x +x 2)]8, 所以T r +1=C r8·(x +x 2)r ,则x 5的系数由(x +x 2)r 来决定,T′k +1=C k r ·x r -k ·x 2k =C k r xr +k , 令r +k =5,由r ≥k ,解得⎩⎪⎨⎪⎧ r =5k =0或⎩⎪⎨⎪⎧ r =4k =1或⎩⎪⎨⎪⎧r =3k =2,∴含x 5的项的系数为C 58·C 05+C 48·C 14+C 38·C 23=504.方法二:(1+x +x 2)8=[(1+x )+x 2]8=C 08(1+x )8+C 18·(1+x )7·x 2+C 28·(1+x )6·(x 2)2+C 38·(1+x )5·(x 2)3+…+C 78(1+x )(x 2)7+C 88(x 2)8,则展开式中含x 5的项的系数为C 08·C 58+C 18·C 37+C 28·C 16=504.方法三:(1+x +x 2)8=(1+x +x 2)(1+x +x 2)…(1+x +x 2)(共8个),这8个因式的乘积的展开式中形成x 5的来源有三种.(1)有2个括号各出1个x 2,其余6个括号恰有1个括号出1个x ,这种方式共有C 28·C 16种; (2)有1个括号出1个x 2,其余7个括号中恰有3个括号出1个x ,共有C 18·C 37种; (3)没有1个括号出x 2,恰有5个括号各给出1个x ,共有C 58种;∴x 5的系数为:C 28·C 16+C 18·C 37+C 58=504.。