二项式定理
- 格式:doc
- 大小:224.48 KB
- 文档页数:7
二项式定理:一、框架二项式定理是高中数学中与排列组合、多项式的概念性质联系比较紧密的内容,高考在这一部分命题主要以选择、填空题的形式考查二项展开式的项、系数及其相关问题。
复习时先要正确的理解二项式定理、二项展开式的项、系数等概念和性质,牢牢掌握二项展开式的通项公式是解答有关问题的关键,同时注意把握二项式与定积分及其它知识的联系。
其中非标准二项式定理求解特殊项的问题,是难点问题。
1.二项式定理:公式(a +b )n =C 0n a n +C 1n a n -1b +…+C k n a n -k b k +…+C n nb n (n ∈N *)叫做二项式定理. 2.通项:T k +1=C k n an -k b k 为展开式的第k +1项. 提醒: (1)T k +1表示的是第k +1项,而非第k 项.(2)要正确区分二项展开式中的“项”、“项的系数”、“项的二项式系数”等概念的异同. 3. 求二项展开式中的项的方法: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. 4.二项式系数与项的系数(1)二项式系数:二项展开式中各项的系数C kn (k ∈{0,1,…,n })叫做二项式系数.(2)项的系数:项的系数是该项中非字母因数部分,包括符号等,与二项式系数是两个不同的概念. 5.二项式系数的性质(1)对称性:在二项展开式中与首末两端“等距离”的两个二项式系数相等,即C mn =C n -mn . (2)增减性与最大值:二项式系数C kn ,当k <n +12时,二项式系数逐渐增大;当k >n +12时,二项式系数逐渐减小.当n 是偶数时,中间一项的二项式系数最大;当n 是奇数时,中间两项的二项式系数最大. (3)各二项式系数的和:(a +b )n 的展开式的各个二项式系数的和等于 2n ,即C 0n +C 1n +…+C n n =2n. (4)奇数项的二项式系数之和等于偶数项的二项式系数之和,即C 0n +C 2n +…=C 1n +C 3n +…=2n -1.6.在高考中,常常涉及一些多项式二项式问题,主要考查学生的化归能力.归纳起来常见的命题角度有: (1)几个多项式和的展开式中的特定项(系数)问题; (2)几个多项式积的展开式中的特定项(系数)问题; (3)三项展开式中的特定项(系数)问题.7.赋值法研究二项式的系数和问题:“赋值法”普遍适用于恒等式,是一种重要的方法,对形如(ax +b )n、(ax 2+bx +c )m(a ,b ∈R)的式子求其展开式的各项系数之和,常用赋值法,只需令x =1即可;对形如(ax +by )n (a ,b ∈R)的式子求其展开式各项系数之和,只需令x =y =1即可.二、方法诠释第一方面:二项式的项、二项式的项的系数、二项式的系数 例1:在⎝⎛⎭⎫x -2x 6的二项展开式中常数项是( ) A .-120 B .-60 C .120D .60解:选D 二项展开式的通项公式为T r +1=C r 6(x )6-r ·⎝⎛⎭⎫-2x r=C r 6(-2)r x 3-32r ,令3-32r =0,得r =2,所以常数项为C 26(-2)2=60.第二方面:对称性、增减性、最值与二项式系数例2:已知(1+x )n 的展开式中第4项与第8项的二项式系数相等,则n =________. 解:容易得到n =10.第三方面:几个多项式和的展开式中的特定项(系数)问题 例3:⎝⎛⎭⎫x 3-2x 4+⎝⎛⎭⎫x +1x 8的展开式中的常数项为( ) A .32 B .34 C .36D .38解:选D ⎝⎛⎭⎫x 3-2x 4的展开式的通项为T m +1=C m 4(x 3)4-m ·⎝⎛⎭⎫-2x m =C m 4(-2)m x 12-4m ,令12-4m =0,解得m =3,⎝⎛⎭⎫x +1x 8的展开式的通项为T n +1=C n 8x 8-n ⎝⎛⎭⎫1x n =C n 8x 8-2n ,令8-2n =0,解得n =4,所以所求常数项为C 34(-2)3+C 48=38.问题四:几个多项式积的展开式中的特定项(系数)问题 例4: ⎝⎛⎭⎫2x +x (1-x )4的展开式中x 的系数是________.解:(1-x )4展开式的通项公式T r +1=C r 4(-x )r =(-1)r C r 4x r 2,⎝⎛⎭⎫2x +x (1-x )4的展开式中含x 的项为 2x ·(-1)4C 44x 2+x ·(-1)0C 04x 02=2x ·x 2+x ·1=3x ,故系数是3. 答案:3 问题五:三项展开式中特定项(系数)问题例5:(x 2-4x +4)5的展开式中x 的系数是________.解:由(x 2-4x +4)5=(x -2)10,得二项展开式的通项为T r +1=C r 10x10-r (-2)r ,所以x 的系数为(-2)9C 910=-5 120. 答案:-5 120 问题六:赋值法例6.1: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( )A .1或-3B .-1或3C .1D .-3解:选A 令x =0,得a 0+a 1+a 2+…+a 9=(2+m )9,令x =-2,得a 0-a 1+a 2-…-a 9=m 9,又(a 0+a 2+…+a 8)2-(a 1+a 3+…+a 9)2=39,即(a 0+a 1+a 2+…+a 9)·(a 0-a 1+a 2-…-a 9)=39,即(2+m )9·m 9=39,所以(2+m )m =3,解得m =1或-3.例6.2:化简:121393n nn n n C C C ++++= .解:小结:二项式定理是一个恒等式,使用时有两种思路:一是利用恒等定理(两个多项式恒等,则对应项系数分别相等);二是赋值.二项式定理结合“恒等”与“赋值”两条思路可以使很多求二项展开式的系数的问题迎刃而解.赋值法是处理组合数问题、系数问题的最有效的经典方法,一般对任意A x ∈,某式子恒成立,则对A 中的特殊值,该式子一定成立,特a 殊值x 如何选取视具体情况决定,灵活性较强,一般取1,1,0-=x 居多.若2012()...,n n n ax b a a x a x a x +=++++则设()()=+nf x ax b .有:①0(0);a f = ②012...(1);n a a a a f ++++=③0123...(1)(1);nn a a a a a f -+-++-=- ④0246(1)(1)...;2f f a a a a +-++++=⑤1357(1)(1) (2)f f a a a a --++++=7.二项式与定积分的综合:在考查二项式定理时常常会把定积分和二项式结合在一起,把定积分作为二项式的一项、二项式的值或二项式的指数是常考模式,注意定积分的概念和计算是关键. 例7:设20(sin 12cos )2xa x dx π=-+⎰,则621()(2)a x x x-•+的展开式中常数项是 .解:三、巩固训练1. ⎝⎛⎭⎫12x -2y 5的展开式中x 2y 3的系数是( ) A .-20 B .-5 C .5 D .202.(x +a )10的展开式中,x 7的系数为15,则a =________.(用数字填写答案)3.若⎝⎛⎭⎫x +2x 2n 展开式中只有第6项的二项式系数最大,则展开式的常数项是( ) A .360 B .180 C .90D .454.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________.5.设n 为正整数,⎝⎛⎭⎫x -1x x 2n 展开式中存在常数项,则n 的一个可能取值为( )A .16B .10C .4D .26.若二项式⎝⎛⎭⎪⎫x +23x n的展开式中的常数项是80,则该展开式中的二项式系数之和等于________.7. ⎝⎛⎭⎫ax +366的展开式的第二项的系数为-3,则∫a -2x 2d x 的值为( )A .3 B.73 C .3或73D .3或-1038.⎝⎛⎭⎪⎫2x +13x n的展开式中各项系数之和为729,则该展开式中x 2项的系数为________.9.二项式(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;(4)各项系数绝对值之和.10.已知在⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫3x -123x 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.二项式定理:1、解析:选A 由二项展开式的通项可得,第四项T 4=C 35⎝⎛⎭⎫12x 2(-2y )3=-20x 2y 3,故x 2y 3的系数为-20,选A.2、解析:二项展开式的通项公式为T r +1=C r 10x 10-r a r ,当10-r =7时,r =3,T 4=C 310a 3x 7,则C 310a 3=15,故a =12. 答案:123、解析:选B 展开式中只有第6项的二项式系数最大,则展开式总共11项,所以n =10,通项公式为T r +1=C r 10(x )10-r ·⎝⎛⎭⎫2x 2r =C r 102r x 5-52r ,所以r =2时,常数项为180. 4、解析:展开式⎝⎛⎭⎫x 2-1x n 的通项为T r +1=C r n (x 2)n -r ·⎝⎛⎭⎫-1x r =C r n(-1)r x 2n -3r ,因为含x 的项为第6项,所以r =5,2n -3r =1,解得n =8,令x =1,得a 0+a 1+…+a 8=(1-3)8=28,又a 0=1,所以a 1+…+a 8=28-1=255. 答案:2555、解析:选B ⎝⎛⎭⎫x -1x x 2n 展开式的通项公式为T k +1=C k 2n x 2n -k ⎝⎛⎭⎫-1x x k =C k 2n (-1)k x 4n -5k 2,令4n -5k 2=0,得k =4n5,∴n 可取10.6、解析:对于T r +1=C r n (x )n -r⎝ ⎛⎭⎪⎫23x r =C r n 2rx n -r 2-r 3,当r =35n 时展开式为常数项,因此n 为5的倍数,不妨设n =5m ,则有r =3m ,则23m C 3m 5m =8m C 3m 5m=80,因此m =1,则该展开式中的二项式系数之和等于2n =25=32.答案:327、解析:选B 该二项展开式的第二项的系数为C 1636a 5,由C 1636a 5=-3,解得a =-1,因此∫a -2x 2d x =∫-1-2x 2d x =x 33|-1-2=-13+83=73. 8、解析:依题意得3n =729,n =6,二项式⎝ ⎛⎭⎪⎫2x +13x 6的展开式的通项是T r +1=C r 6·(2x )6-r ·⎝ ⎛⎭⎪⎫13x r =C r 6·26-r ·x 6-4r 3.令6-4r 3=2,得r =3.因此,在该二项式的展开式中x 2项的系数是C 36·26-3=160.答案:160 9、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,得a 0+a 1+a 2+…+a 9=(2-3)9=-1. (3)由(2)知a 0+a 1+a 2+…+a 9=-1 ①,令x =1,y =-1,得a 0-a 1+a 2-…-a 9=59 ②, ①+②2得a 0+a 2+a 4+a 6+a 8=59-12,此即为所有奇数项系数之和. (4)|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 9|=a 0-a 1+a 2-…-a 9,令x =1,y =-1,得|a 0|+|a 1|+|a 2|+…+|a 9|=a 0-a 1+a 2-…-a 9=59,此即为各项系数绝对值之和. 10、解:(1)通项公式为T k +1=C k n xn -k 3⎝⎛⎭⎫-12k x -k 3=C k n ⎝⎛⎭⎫-12k x n -2k 3.因为第6项为常数项,所以k =5时,n -2×53=0,即n =10.(2)令10-2k 3=2,得k =2,故含x 2的项的系数是C 210⎝⎛⎭⎫-122=454. (3)根据通项公式,由题意⎩⎪⎨⎪⎧10-2k3∈Z ,0≤k ≤10,k ∈N ,令10-2k 3=r (r ∈Z),则10-2k =3r ,k =5-32r , ∵k ∈N ,∴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⎝⎛⎭⎫-122x 2,C 510⎝⎛⎭⎫-125,C 810⎝⎛⎭⎫-128x -2.。